Articulo de referencia

Elemento de tierras raras

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Mineral de tierras raras (mostrado junto a una moneda de 1 centavo de dólar estadounidense  de 19 mm de diámetro para comparar el tamaño). 
Los óxidos refinados de tierras raras son polvos pesados ​​y granulosos, generalmente de color marrón o negro, pero pueden ser de colores más claros, como se muestra aquí.
Fila trasera: gadolinio · praseodimio · cerio Fila central: samario · lantano Fila delantera: neodimio   

Los elementos de tierras raras ( REE ), también llamados metales de tierras raras o tierras raras , son un conjunto de 17 metales pesados ​​blandos, brillantes, de color blanco plateado y casi indistinguibles entre sí . Los 15 lantánidos (o lantánidos), [ 1 ] junto con el escandio y el itrio , se incluyen habitualmente como tierras raras. Los compuestos que contienen elementos de tierras raras tienen diversas aplicaciones en componentes eléctricos y electrónicos, láseres , vidrio , materiales magnéticos y procesos industriales. Las tierras raras deben distinguirse de los minerales críticos , que son materiales de importancia estratégica o económica definidos de manera diferente por cada país, [ a ] y de los minerales de tierras raras , que son minerales que contienen uno o más elementos de tierras raras como componentes metálicos principales.

El término "tierras raras" es un nombre inapropiado , porque en realidad no son escasas, sino que se encuentran solo en compuestos, no como metales puros, y son difíciles de aislar y purificar. Las tierras raras son relativamente abundantes en toda la corteza terrestre ( el cerio es el vigésimo quinto elemento más abundante con 68 partes por millón, más abundante que el cobre ), pero en la práctica están dispersas como impurezas traza, [ 2 ] [ 3 ] por lo que para obtener tierras raras con una pureza utilizable se requiere procesar enormes cantidades de mineral en bruto, lo cual es costoso y requiere mucha energía. [ 4 ] [ 5 ]

El escandio y el itrio se consideran elementos de tierras raras porque suelen encontrarse en los mismos yacimientos minerales que los lantánidos y presentan propiedades químicas similares, pero tienen propiedades eléctricas y magnéticas diferentes . El prometio no se encuentra de forma natural en la corteza terrestre, salvo una pequeña cantidad generada por la fisión espontánea del uranio-238 . Todos los isótopos del prometio son radiactivos.

Los elementos de tierras raras se encuentran frecuentemente en minerales con torio y, con menor frecuencia, con uranio . La coexistencia de elementos de tierras raras con depósitos mineros radiactivos ha impulsado a algunas naciones a tomar mayor conciencia sobre la contaminación y las consideraciones de derechos humanos. [ 6 ]

Debido a sus propiedades geoquímicas , los elementos de tierras raras suelen estar dispersos y no se encuentran frecuentemente concentrados en minerales de tierras raras . En consecuencia, los yacimientos de mineral económicamente explotables son escasos. El primer mineral de tierras raras descubierto (1787) fue la gadolinita , un mineral negro compuesto de cerio, itrio, hierro, silicio y otros elementos. Este mineral se extrajo de una mina en el pueblo de Ytterby , en Suecia. Cuatro de los elementos de tierras raras reciben su nombre de este lugar. La producción comercial actual describe las reservas de elementos de tierras raras en términos de "óxidos de tierras raras" (REO), que contienen mezclas de diversos elementos de tierras raras en compuestos de óxido.

Los usos, aplicaciones y la demanda de elementos de tierras raras se han expandido a lo largo de los años. En 2015, la mayoría de estos elementos se utilizaban en catalizadores e imanes . La transición global hacia tecnologías de energías renovables , como los vehículos eléctricos y las turbinas eólicas , junto con la electrónica avanzada, las aplicaciones de defensa y la electrónica de consumo, como los teléfonos inteligentes , ha provocado un aumento en la demanda de elementos de tierras raras.

La extracción y el procesamiento de REE pueden resultar en un enriquecimiento ambiental antropogénico. [ 7 ] Los efectos de la contaminación por REE en la salud humana y ambiental aún se están explorando. En los últimos años, ha habido un marcado aumento en las investigaciones publicadas sobre los impactos en la salud, ya que los investigadores piden más trabajo para subsanar las deficiencias en los datos disponibles. [ 6 ] [ 8 ]

China domina al resto del mundo en términos de reservas y producción de tierras raras; en 2019, suministró alrededor del 90% de la demanda mundial de los 17 polvos de tierras raras. El gobierno chino ha impuesto restricciones a su suministro y venta de tierras raras desde aproximadamente 2010 por diversas razones. Después de que el presidente de Estados Unidos, Donald Trump, intensificara la guerra comercial con China en 2025, China introdujo más restricciones, lo que llevó a otros países con reservas conocidas a aumentar sus esfuerzos de exploración y producción. A partir de 2025Estados Unidos y Australia producen la segunda y tercera mayores cantidades de REE, pero Brasil posee las segundas mayores reservas de estos metales. [ 9 ] Una restricción a la adquisición de defensa en Estados Unidos entrará en vigor en enero de 2027, prohibiendo el uso de metales e imanes de tierras raras de origen chino en los sistemas de defensa estadounidenses. [ 10 ] [ 11 ]

Historia

1787: Descubrimiento

Las tierras raras se descubrieron principalmente como componentes de minerales. El término «raro» se refiere a estos minerales que se encuentran con poca frecuencia, y «tierra» proviene de un antiguo nombre para los óxidos, la forma química de estos elementos en el mineral. [ 12 ] : 5 El adjetivo «raro» también puede significar extraño o extraordinario. [ 13 ] : 12

En 1787, un mineral descubierto por el teniente Carl Axel Arrhenius en una cantera en el pueblo de Ytterby , Suecia, [ 12 ] : 9 llegó a manos de Johan Gadolin , profesor de la Real Academia de Turku , y su análisis arrojó un óxido desconocido al que llamó itria . [ 14 ]

1794–1878: Aislamiento químico

Anders Gustav Ekeberg , químico analítico sueco, aisló químicamente el berilio de la gadolinita, pero no logró identificar otros elementos en el mineral. Tras este descubrimiento en 1794, un mineral de Bastnäs, cerca de Riddarhyttan (Suecia), que se creía que era un mineral de hierro y tungsteno , fue reexaminado por Jöns Jacob Berzelius y Wilhelm Hisinger . En 1803, obtuvieron un óxido blanco al que llamaron ceria . Martin Heinrich Klaproth descubrió de forma independiente el mismo óxido y lo denominó ocroia . Los investigadores tardaron otros 30 años en determinar que los dos minerales, ceria e itria, contenían otros elementos. La similitud de las propiedades químicas de los metales de tierras raras dificultó su separación.

En 1839, Carl Gustav Mosander , asistente de Berzelius, separó la ceria calentando el nitrato y disolviendo el producto en ácido nítrico . Llamó al óxido de la sal soluble lantana . Le llevó tres años más separar la lantana en didimia y lantana pura. La didimia, aunque no se podía separar aún más con las técnicas de Mosander, seguía siendo, de hecho, una mezcla de óxidos.

En 1842, Mosander separó la itria en tres óxidos: itria pura, terbia y erbia. Todos los nombres derivan del nombre del pueblo "Ytterby". A la tierra que producía sales rosadas la llamó terbio . A la que producía peróxido amarillo la llamó erbio . [ 15 ] Para entonces, el número de elementos de tierras raras conocidos había llegado a seis: itrio, cerio, lantano, didimio, erbio y terbio.

Nils Johan Berlin y Marc Delafontaine también intentaron separar la itria cruda y encontraron las mismas sustancias que obtuvo Mosander. En 1860, Berlin denominó erbio a la sustancia que producía sales rosadas. Delafontaine denominó terbio a la sustancia con el peróxido amarillo . Esta confusión dio lugar a varias afirmaciones falsas de nuevos elementos, como el mosandrio de J. Lawrence Smith o el filipio y el decipio de Delafontaine. Debido a la dificultad para separar los metales y determinar si la separación era completa, el número total de falsos descubrimientos fue de decenas, [ 16 ] [ 17 ] y algunos sitúan el número total de descubrimientos en más de cien. [ 18 ]

1879-1930: Identificación espectroscópica

No se realizaron más descubrimientos durante 30 años, y el didimio se incluyó en la tabla periódica con una masa molecular de 138. En 1879, Delafontaine utilizó el nuevo proceso físico de espectroscopia de llama óptica y halló varias líneas espectrales nuevas en el didimio. También en 1879, Paul Émile Lecoq de Boisbaudran aisló el nuevo elemento samario del mineral samarskita .

En 1886, Lecoq de Boisbaudran separó aún más la tierra de samaria. Jean Charles Galissard de Marignac obtuvo un resultado similar mediante el aislamiento directo de la samarskita. Nombraron al elemento gadolinio en honor a Johan Gadolin , y a su óxido lo denominaron " gadolinia ". [ 19 ]

Análisis espectroscópicos adicionales realizados entre 1886 y 1901 de samaria, itria y samarskita por William Crookes , Lecoq de Boisbaudran y Eugène-Anatole Demarçay arrojaron varias líneas espectrales nuevas que indicaban la existencia de un elemento desconocido. En 1901, la cristalización fraccionada de los óxidos produjo europio .

En 1839, se descubrió la tercera fuente de tierras raras. Se trata de un mineral similar a la gadolinita, llamado uranotantalum , ahora conocido como samarskita , un óxido de una mezcla de elementos como itrio, iterbio, hierro, uranio, torio, calcio, niobio y tantalio. Este mineral, procedente de Miass, en los montes Urales meridionales , fue documentado por Gustav Rose . El químico ruso R. Harmann propuso la presencia de un nuevo elemento, al que denominó ilmenio , en este mineral, pero posteriormente, Christian Wilhelm Blomstrand , Galissard de Marignac y Heinrich Rose encontraron únicamente tantalio y niobio ( columbio ).

El número exacto de elementos de tierras raras existentes era muy incierto, y se estimaba un máximo de 25. Utilizando espectros de rayos X , Henry Gwyn Jeffreys Moseley confirmó la teoría atómica de Niels Bohr y, simultáneamente, desarrolló la teoría de los números atómicos para los elementos. [ 20 ] Moseley descubrió que el número exacto de lantánidos debía ser 15, revelando un elemento faltante, el elemento 61 , un elemento radiactivo con una vida media de 18 años que se produciría y caracterizaría por primera vez en 1945. [ 21 ]

Utilizando estos datos sobre números atómicos obtenidos mediante cristalografía de rayos X, Moseley también demostró que el hafnio (elemento 72) no sería un elemento de tierras raras. Moseley murió en la Primera Guerra Mundial en 1915, años antes del descubrimiento del hafnio. Por lo tanto, la afirmación de Georges Urbain de haber descubierto el elemento 72 era falsa. El hafnio es un elemento que se encuentra en la tabla periódica inmediatamente debajo del circonio , y ambos elementos poseen propiedades químicas y físicas muy similares.

A partir de la década de 1940: Purificación

En la década de 1940, Frank Spedding y otros investigadores en Estados Unidos, durante el Proyecto Manhattan , desarrollaron procedimientos de intercambio iónico químico para separar y purificar elementos de tierras raras. Este método se aplicó por primera vez a los actínidos para separar el plutonio-239 y el neptunio del uranio , el torio , el actinio y los demás actínidos presentes en los materiales producidos en reactores nucleares . El plutonio-239 era muy valioso por ser un material fisionable .

El elemento 61, el prometio , fue producido sintéticamente en 1945, convirtiéndose en el último elemento de tierras raras en ser descubierto. No se encuentra en cantidades significativas en la naturaleza. [ 22 ]

Entre 1985 y 1995, China aumentó su participación en la producción de REE del 21% al 60%. [ 23 ] Las causas de este aumento se atribuyen a la reducción de impuestos, créditos favorables, favorecidos además por los bajos costos laborales y la falta de regulación ambiental. [ 23 ]

Etimología

El término «raro» en «tierras raras» es un nombre inapropiado porque en realidad no son escasas, sino que se encuentran únicamente en compuestos, no como metales puros, o quizás porque se consideraban exóticas en el momento de su descubrimiento. La parte «tierra» se refiere a un término antiguo para minerales que se disuelven en ácidos y, por lo tanto, son estables a la oxidación. [ 2 ] [ 3 ] Nunca se encuentran en forma altamente concentrada, sino que suelen estar mezcladas entre sí o con elementos radiactivos como el uranio y el torio , y solo pueden separarse de otros materiales o entre sí con dificultad. Esto dificulta su purificación. [ 24 ]

Lista de elementos de tierras raras

Los elementos o minerales de tierras raras se distinguen de los minerales o materiales considerados críticos o materias primas, que son aquellos considerados de importancia estratégica o económica para un país. No existe una lista única, sino que cada gobierno elabora listas de materiales críticos para su economía. [ 25 ]

Aquí se incluye una tabla con los 17 elementos de tierras raras, su número atómico y símbolo, la etimología de sus nombres y sus principales usos (véase también Aplicaciones de los lantánidos ). Algunos de los elementos de tierras raras reciben su nombre de los científicos que los descubrieron o dilucidaron sus propiedades elementales, y otros, de las ubicaciones geográficas donde fueron descubiertos.

  1. Sin embargo, muchos países, incluidos los Estados Unidos, designan las tierras raras como minerales críticos.
  2. Partes por millón en la corteza terrestre, por ejemplo, Pb = 13 ppm
  3. El prometio no tiene isótopos estables ni radioisótopos primordiales ; se encuentra en cantidades traza en la naturaleza como productos de fisión .

Clasificación

Antes de que estuvieran disponibles los métodos de intercambio iónico y elución , la separación de las tierras raras se lograba principalmente mediante precipitación o cristalización repetidas . En aquella época, la primera separación se realizaba en dos grupos principales: las tierras de cerio (lantano, cerio, praseodimio, neodimio y samario) y las tierras de itrio (escandio, itrio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio).

El europio, el gadolinio y el terbio se consideraban un grupo aparte de elementos de tierras raras (el grupo del terbio), o bien el europio se incluía en el grupo del cerio, y el gadolinio y el terbio en el grupo del itrio. En este último caso, los elementos del bloque f se dividen por la mitad: la primera mitad (La-Eu) forma el grupo del cerio, y la segunda mitad (Gd-Yb) junto con el grupo 3 (Sc, Y, Lu) forman el grupo del itrio.

La razón de esta división surgió de la diferencia en la solubilidad de los sulfatos dobles de tierras raras con sodio y potasio. Los sulfatos dobles de sodio del grupo del cerio son poco solubles, los del grupo del terbio ligeramente solubles y los del grupo del itrio muy solubles. [ 32 ] A veces, el grupo del itrio se dividía a su vez en el grupo del erbio (disprosio, holmio, erbio y tulio) y el grupo del iterbio (iterbio y lutecio), pero hoy en día la agrupación principal se da entre los grupos del cerio y del itrio. [ 33 ] Hoy en día, los elementos de tierras raras se clasifican como elementos de tierras raras ligeras o pesadas, en lugar de en grupos de cerio e itrio.

Clasificación de ligero versus pesado

La clasificación de los elementos de tierras raras es inconsistente entre los autores. [ 13 ] La distinción más común entre los elementos de tierras raras se basa en los números atómicos . Aquellos con números atómicos bajos se denominan elementos de tierras raras ligeras (LREE), aquellos con números atómicos altos son los elementos de tierras raras pesadas (HREE), y aquellos que se encuentran entre ellos se denominan típicamente elementos de tierras raras medias (MREE). [ 34 ] Comúnmente, los elementos de tierras raras con números atómicos de 57 a 61 (lantano a prometio) se clasifican como ligeros y aquellos con números atómicos de 62 o mayores se clasifican como elementos de tierras raras pesadas. [ 35 ]

El aumento de los números atómicos entre los elementos de tierras raras ligeros y pesados ​​y la disminución de los radios atómicos a lo largo de la serie provocan variaciones químicas. [ 35 ] El europio está exento de esta clasificación ya que tiene dos estados de valencia: Eu 2+ y Eu 3+ . [ 35 ] El itrio se agrupa como un elemento de tierras raras pesado debido a similitudes químicas. [ 36 ] La división entre los dos grupos a veces se coloca en otro lugar, como entre los elementos 63 (europio) y 64 (gadolinio). [ 37 ] Las densidades metálicas reales de estos dos grupos se superponen, con el grupo "ligero" teniendo densidades de 6,145 (lantano) a 7,26 (prometio) o 7,52 (samario) g/cc, y el grupo "pesado" de 6,965 (iterbio) a 9,32 (tulio), además de incluir el itrio en 4,47. El europio tiene una densidad de 5,24.

Clasificación geoquímica

La clasificación geoquímica de las tierras raras (REE) se realiza generalmente en función de su peso atómico . Una de las clasificaciones más comunes divide las REE en tres grupos: tierras raras ligeras (LREE, del 57 La al 60 Nd), intermedias (MREE, del 62 Sm al 67 Ho) y pesadas (HREE, del 68 Er al 71 Lu). Las REE suelen presentarse como iones trivalentes, excepto el Ce y el Eu, que pueden adoptar la forma de Ce⁴⁺ y Eu²⁺ dependiendo de las condiciones redox del sistema. En consecuencia, las REE se caracterizan por una identidad sustancial en su reactividad química, lo que da lugar a un comportamiento secuencial durante los procesos geoquímicos en lugar de ser característico de un único elemento de la serie. El Sc, el Y y el Lu se pueden distinguir electrónicamente de las demás tierras raras porque no tienen electrones de valencia f , mientras que las demás sí, pero su comportamiento químico es casi idéntico.

Un factor distintivo en el comportamiento geoquímico de las tierras raras está vinculado a la denominada " contracción lantánida ", que representa una disminución mayor de lo esperado en el radio atómico/iónico de los elementos a lo largo de la serie. Esto se debe a la variación del efecto de apantallamiento hacia la carga nuclear, causada por el llenado progresivo del orbital 4f , que actúa contra los electrones de los orbitales 6s y 5d . La contracción lantánida tiene un efecto directo en la geoquímica de los lantánidos, que muestran un comportamiento diferente según los sistemas y procesos en los que participan. [ 38 ]

El efecto de la contracción lantánida se puede observar en el comportamiento de las REE tanto en un sistema geoquímico de tipo CHARAC (Charge-and-Radius-Controlled [ 38 ] ), donde los elementos con carga y radio similares deberían mostrar un comportamiento geoquímico coherente, como en sistemas no CHARAC, como las soluciones acuosas, donde la estructura electrónica también es un parámetro importante a considerar, ya que la contracción lantánida afecta el potencial iónico . Una consecuencia directa es que, durante la formación de enlaces de coordinación, el comportamiento de las REE cambia gradualmente a lo largo de la serie. Además, la contracción lantánida hace que el radio iónico de Ho³⁺ ( 0,901 Å) sea casi idéntico al de Y³⁺ ( 0,9 Å), lo que justifica la inclusión de este último entre las REE.

Origen de los elementos de tierras raras

Los elementos de tierras raras, a excepción del escandio , son más pesados ​​que el hierro y, por lo tanto, se producen mediante la nucleosíntesis de supernovas o el proceso s en estrellas gigantes asintóticas . En la naturaleza, la fisión espontánea del uranio-238 produce cantidades ínfimas de prometio radiactivo , pero la mayor parte del prometio se produce sintéticamente en reactores nucleares. Debido a su similitud química, las concentraciones de tierras raras en las rocas se modifican lentamente por procesos geoquímicos, lo que hace que sus proporciones sean útiles para la geocronología y la datación de fósiles.

Las principales fuentes de elementos de tierras raras son los minerales bastnäsita ( RCO 3 F , donde R es una mezcla de elementos de tierras raras), monacita ( XPO 4 , donde X es una mezcla de elementos de tierras raras y a veces torio) y loparita ( (Ce,Na,Ca)(Ti,Nb)O 3 ), y las arcillas lateríticas de adsorción de iones . A pesar de su alta abundancia relativa, los minerales de tierras raras son más difíciles de extraer que las fuentes equivalentes de metales de transición , debido en parte a sus propiedades químicas similares, lo que hace que los elementos de tierras raras sean relativamente caros. Su uso industrial fue muy limitado hasta que se desarrollaron técnicas de separación eficientes, como el intercambio iónico , la cristalización fraccionada y la extracción líquido-líquido a finales de la década de 1950 y principios de la de 1960. [ 39 ] Algunos concentrados de ilmenita contienen pequeñas cantidades de escandio y otros elementos de tierras raras, que podrían analizarse mediante fluorescencia de rayos X (XRF). [ 40 ]

Propiedades

Según el químico Andrea Sella en 2016, los elementos de tierras raras se diferencian de otros elementos en que, desde un punto de vista analítico, son prácticamente inseparables, ya que poseen casi las mismas propiedades químicas. Sin embargo, en cuanto a sus propiedades electrónicas y magnéticas, cada uno ocupa un nicho tecnológico único que ningún otro puede ocupar. [ 41 ] Por ejemplo, «los elementos de tierras raras praseodimio (Pr) y neodimio (Nd) pueden incrustarse en el vidrio y eliminan por completo el resplandor de la llama durante el soplado de vidrio ». [ 41 ]

El escandio y el itrio se consideran elementos de tierras raras porque tienden a aparecer en los mismos yacimientos minerales que los lantánidos y presentan propiedades químicas similares, pero tienen propiedades eléctricas y magnéticas diferentes . [ 41 ] [ 42 ]

Los metales de tierras raras se empañan lentamente en el aire a temperatura ambiente y reaccionan lentamente con agua fría para formar hidróxidos, liberando hidrógeno . Reaccionan con vapor para formar óxidos y se inflaman espontáneamente a una temperatura de 400 °C (752 °F) . Estos elementos y sus compuestos no tienen ninguna función biológica aparte de en varias enzimas especializadas, como en las metanol deshidrogenasas dependientes de lantánidos en bacterias. [ 43 ] Los compuestos solubles en agua son de leve a moderadamente tóxicos, pero los insolubles no lo son. [ 44 ] Todos los isótopos de prometio son radiactivos, y no se encuentra de forma natural en la corteza terrestre, excepto por una cantidad traza generada por la fisión espontánea del uranio-238 . A menudo se encuentran en minerales con torio , y menos comúnmente con uranio .  

compuestos de tierras raras

Los elementos de tierras raras se encuentran en la naturaleza combinados con fosfato ( monacita ), carbonato - fluoruro ( bastnäsita ) y aniones de oxígeno.

En sus óxidos, la mayoría de los elementos de tierras raras solo tienen una valencia de 3 y forman sesquióxidos (el cerio forma CeO₂ ) . Se conocen cinco estructuras cristalinas diferentes, dependiendo del elemento y la temperatura. La fase X y la fase H solo son estables por encima de 2000 K. A temperaturas más bajas, están la fase hexagonal A, la fase monoclínica B y la fase cúbica C, que es la forma estable a temperatura ambiente para la mayoría de los elementos. Se creía que la fase C estaba en el grupo espacial I₂₁₃ (n.º 199), [ 45 ] pero ahora se sabe que está en el grupo espacial Ia₃ (n.º 206) . 

La estructura es similar a la de la fluorita o el dióxido de cerio (en la que los cationes forman una red cúbica centrada en las caras y los aniones se ubican dentro de los tetraedros de cationes), excepto que falta una cuarta parte de los aniones (oxígeno). La celda unitaria de estos sesquióxidos corresponde a ocho celdas unitarias de fluorita o dióxido de cerio, con 32 cationes en lugar de 4. Esta se denomina estructura de bixbyita , ya que se presenta en un mineral del mismo nombre ( (Mn,Fe) 2 O 3 ). [ 46 ]

Distribución geológica

Abundancia de elementos en la corteza terrestre por millón de átomos de Si ( el eje Y es logarítmico).

Los elementos de tierras raras se encuentran en la Tierra en concentraciones similares a las de muchos metales de transición comunes. El elemento de tierras raras más abundante es el cerio , que en realidad es el 25.º elemento más abundante en la corteza terrestre , con 68 partes por millón (más común que el cobre). La excepción es el prometio, una "tierra rara" altamente inestable y radiactiva que es bastante escasa. El isótopo de mayor vida del prometio tiene una vida media de 17,7 años, por lo que el elemento existe en la naturaleza solo en cantidades insignificantes (aproximadamente 572  g en toda la corteza terrestre). [ 47 ] El prometio es uno de los dos elementos que no tienen isótopos estables (no radiactivos) y están seguidos por elementos estables (es decir, con mayor número atómico) (el otro es el tecnecio ).

Los elementos de tierras raras suelen encontrarse juntos. Durante la acreción secuencial de la Tierra, los elementos de tierras raras densos se incorporaron a las partes más profundas del planeta. La diferenciación temprana del material fundido incorporó en gran medida las tierras raras a las rocas del manto . [ 48 ] La alta intensidad del campo y los grandes radios iónicos de las tierras raras las hacen incompatibles con las redes cristalinas de la mayoría de los minerales formadores de rocas, por lo que las REE experimentarán una fuerte partición en una fase fundida si esta está presente. [ 48 ]

Los elementos de tierras raras (REE) son químicamente muy similares y siempre han sido difíciles de separar, pero la disminución gradual del radio iónico desde los REE ligeros (LREE) hasta los REE pesados ​​(HREE), denominada contracción lantánida , puede producir una amplia separación entre los REE ligeros y pesados. Los radios iónicos mayores de los LREE los hacen generalmente más incompatibles que los HREE en los minerales formadores de rocas, y se distribuirán con mayor fuerza en una fase fundida, mientras que los HREE pueden preferir permanecer en el residuo cristalino, particularmente si contiene minerales compatibles con HREE como el granate . [ 48 ] [ 49 ] El resultado es que todo magma formado por fusión parcial siempre tendrá mayores concentraciones de LREE que de HREE, y los minerales individuales pueden estar dominados por HREE o LREE, dependiendo de qué rango de radios iónicos se ajuste mejor a la red cristalina. [ 48 ]

Entre los fosfatos de tierras raras anhidros, es el mineral tetragonal xenotimo el que incorpora itrio y los HREE, mientras que la fase monoclínica monacita incorpora cerio y los LREE preferentemente. El menor tamaño de los HREE permite una mayor solubilidad sólida en los minerales formadores de rocas que componen el manto terrestre, y por lo tanto, el itrio y los HREE muestran un menor enriquecimiento en la corteza terrestre en relación con la abundancia condrítica que el cerio y los LREE. [ 50 ]

Esto tiene consecuencias económicas: se conocen grandes yacimientos de LREE en todo el mundo y se están explotando. Los yacimientos de HREE son más raros, más pequeños y menos concentrados. La mayor parte del suministro actual de HREE proviene de los minerales de "arcilla de absorción iónica" del sur de China. Algunas versiones proporcionan concentrados que contienen alrededor del 65 % de óxido de itrio, con los HREE presentes en proporciones que reflejan la regla de Oddo-Harkins : los REE pares en abundancias de alrededor del 5 % cada uno, y los REE impares en abundancias de alrededor del 1 % cada uno. Se encuentran composiciones similares en la xenotima o la gadolinita. [ 50 ]

Entre los minerales conocidos que contienen itrio y otros HREE se incluyen la gadolinita, la xenotima, la samarskita , la euxenita , la fergusonita , la itrotantalita, la itrotungstita, la itrofluorita (una variedad de fluorita ), la talenita y la itrialita . Se encuentran pequeñas cantidades en el circón , que debe su típica fluorescencia amarilla a algunos de los HREE que lo acompañan. El mineral de circonio eudialita , como el que se encuentra en el sur de Groenlandia ( territorio autónomo de Dinamarca), contiene pequeñas cantidades de itrio, pero potencialmente útiles. De los minerales de itrio mencionados, la mayoría contribuyeron a proporcionar cantidades de lantánidos para investigación durante la época de su descubrimiento. La xenotima se recupera ocasionalmente como subproducto del procesamiento de arenas pesadas, pero no es tan abundante como la monacita , que se recupera de forma similar (y que normalmente contiene un pequeño porcentaje de itrio). Los minerales de uranio de Ontario han producido itrio ocasionalmente como subproducto. [ 50 ]

Entre los minerales más conocidos que contienen cerio y otros LREE se incluyen la bastnäsita , la monacita , la allanita , la loparita , la ancylita , la parisita , la lanthanita , la chevkinita, la cerita , la stillwellita , la britholita, la fluocerita y la cerianita. La monacita (arenas marinas de Brasil , India o Australia ; roca de Sudáfrica ), la bastnäsita (de la mina de tierras raras Mountain Pass o de varias localidades de China) y la loparita ( península de Kola , Rusia ) han sido los principales yacimientos de cerio y lantánidos ligeros. [ 50 ]

Los depósitos enriquecidos de elementos de tierras raras en la superficie de la Tierra, carbonatitas y pegmatitas , están relacionados con el plutonismo alcalino , un tipo poco común de magmatismo que ocurre en entornos tectónicos donde hay rifting o que están cerca de zonas de subducción . [ 49 ] En un entorno de rift, el magma alcalino se produce por grados muy pequeños de fusión parcial (<1%) de peridotita con granate en el manto superior (200 a 600  km de profundidad). [ 49 ] Este fundido se enriquece en elementos incompatibles, como los elementos de tierras raras, al lixiviarlos del residuo cristalino. El magma resultante asciende como un diapiro o diatrema a lo largo de fracturas preexistentes, y puede emplazarse profundamente en la corteza o erupcionar en la superficie. [ 48 ] [ 49 ]

Los tipos típicos de depósitos enriquecidos en REE que se forman en entornos de rift son las carbonatitas y los granitoides de tipo A y M. [ 48 ] [ 49 ] Cerca de las zonas de subducción, la fusión parcial de la placa subducida dentro de la astenosfera (80 a 200  km de profundidad) produce un magma rico en volátiles (altas concentraciones de CO 2 y agua), con altas concentraciones de elementos alcalinos y alta movilidad de elementos en la que las tierras raras se distribuyen fuertemente. [ 48 ] Este fundido también puede ascender a lo largo de fracturas preexistentes y ser emplazado en la corteza sobre la placa subducida o erupcionar en la superficie. Los depósitos enriquecidos en REE que se forman a partir de estos fundidos son típicamente granitoides de tipo S. [ 48 ] [ 49 ]

Los magmas alcalinos enriquecidos con elementos de tierras raras incluyen carbonatitas, granitos peralcalinos (pegmatitas) y sienita nefelínica . Las carbonatitas cristalizan a partir de fluidos ricos en CO₂ , que pueden producirse por fusión parcial de lherzolita hidratada y carbonatada para producir un magma primario rico en CO₂ , por cristalización fraccionada de un magma primario alcalino o por separación de un líquido inmiscible rico en CO₂. [ 48 ] [ 49 ] Estos líquidos se forman con mayor frecuencia en asociación con cratones precámbricos muy profundos , como los que se encuentran en África y el Escudo Canadiense. [ 48 ]

Las ferrocarbonatitas son el tipo más común de carbonatita enriquecida en REE y suelen emplazarse como chimeneas brechadas de etapa tardía en el núcleo de complejos ígneos. Consisten en calcita y hematita de grano fino, a veces con concentraciones significativas de ankerita y concentraciones menores de siderita. [ 48 ] [ 49 ] Entre los grandes depósitos de carbonatita enriquecidos en elementos de tierras raras se incluyen Mount Weld en Australia, Thor Lake en Canadá, Zandkopsdrift en Sudáfrica y Mountain Pass en Estados Unidos. [ 49 ]

Los granitos peralcalinos (granitoides de tipo A) tienen concentraciones muy altas de elementos alcalinos y concentraciones muy bajas de fósforo; se depositan a profundidades moderadas en zonas extensionales, a menudo como complejos ígneos anulares, o como chimeneas, cuerpos masivos y lentes. [ 48 ] [ 49 ] Estos fluidos tienen viscosidades muy bajas y alta movilidad de elementos, lo que permite la cristalización de granos grandes, a pesar de un tiempo de cristalización relativamente corto tras su emplazamiento; su gran tamaño de grano es la razón por la que estos depósitos se denominan comúnmente pegmatitas. [ 49 ]

Las pegmatitas económicamente viables incluyen los tipos de niobio-itrio-flúor (NYF) enriquecidos en itrio y otros minerales de tierras raras, con depósitos ricos en REE encontrados en Strange Lake en Canadá y Khaladean-Buregtey en Mongolia. [ 49 ] Los depósitos de sienita nefelínica (granitoides de tipo M) son 90% feldespato y minerales feldespatoides. Se depositan en pequeños macizos circulares y contienen altas concentraciones de minerales accesorios portadores de tierras raras . [ 48 ] [ 49 ] En su mayor parte, estos depósitos son pequeños, pero ejemplos importantes incluyen Illimaussaq-Kvanefeld en Groenlandia y el macizo de Lovozero cerca de Murmansk en Rusia. [ 49 ]

Los elementos de tierras raras también pueden enriquecerse en depósitos por alteración secundaria, ya sea por interacciones con fluidos hidrotermales o agua meteórica, o por erosión y transporte de minerales resistentes que contienen REE. La argilización de minerales primarios enriquece los elementos insolubles mediante la lixiviación de sílice y otros elementos solubles, recristalizando el feldespato en minerales arcillosos como caolinita, halloysita y montmorillonita. En regiones tropicales con alta precipitación, la meteorización forma un regolito argilizado grueso; este proceso se denomina enriquecimiento supergénico y produce depósitos de laterita . Los elementos pesados ​​de tierras raras se incorporan a la arcilla residual por absorción. Este tipo de depósito solo se explota para la extracción de REE en el sur de China, donde se produce la mayor parte de la producción mundial de elementos pesados ​​de tierras raras. También se forman lateritas de REE en otros lugares, incluso sobre la carbonatita del Monte Weld en Australia. Los REE también pueden extraerse de depósitos aluviales si la litología sedimentaria parental contiene minerales resistentes pesados ​​que contienen REE. [ 49 ]

En 2011, Yasuhiro Kato, geólogo de la Universidad de Tokio que dirigió un estudio sobre el lodo del lecho marino del Océano Pacífico, publicó resultados que indicaban que el lodo podría contener altas concentraciones de minerales de tierras raras, lo que lo llevó a creer que los recursos de tierras raras submarinos son más prometedores que los terrestres. [ 50 ] [ 51 ]

Extracción y producción

Los elementos de tierras raras (REE) se purifican a partir de óxidos de tierras raras (REO) y las reservas mineras se cotizan en términos de (REO). La terminología derivada de este término incluye:

  • HREO: óxidos colectivos de los elementos de tierras raras pesadas [ 52 ] [ 53 ]
  • LREO: óxidos colectivos de los elementos de tierras raras ligeras [ 52 ] [ 53 ]
  • TREO: óxidos de tierras raras totales, la medición acumulativa de HREO y LREO [ 52 ] [ 53 ]
  • CREO: óxidos de tierras raras críticos, un grupo de óxidos definidos por el Departamento de Energía de los Estados Unidos en diciembre de 2011 como "críticos" (óxidos de Nd, Dy, Eu, Y y Tb) [ 52 ] [ 53 ]
  • MREO o MagREO: óxidos magnéticos de tierras raras, un grupo de óxidos de tierras raras utilizados en la producción de imanes permanentes de neodimio-hierro-boro (óxidos de Nd, Pr, Dy y Tb) [ 52 ] [ 53 ]

Descripción general de la producción y la demanda

Producción mundial 1950–2000.

Debido a sus propiedades geoquímicas , los elementos de tierras raras suelen estar dispersos y no se encuentran frecuentemente concentrados en minerales de tierras raras . En consecuencia, los yacimientos de mineral económicamente explotables son escasos. [ 54 ]

Hasta 1948, la mayor parte de las tierras raras del mundo se obtenían de depósitos de arena aluvial en India y Brasil. En la década de 1950, Sudáfrica era la principal fuente mundial de tierras raras, gracias a un yacimiento rico en monacita en la mina Steenkampskraal, en la provincia del Cabo Occidental . [ 55 ] Desde la década de 1960 hasta la de 1980, la mina de tierras raras Mountain Pass en California convirtió a Estados Unidos en el principal productor. [ 54 ] En la década de 1990, los países europeos, en particular Francia, produjeron una gran cantidad de tierras raras. [ 56 ] Después de que China redujera los precios mundiales en la década de 1990, muchas minas en otros países cerraron y se necesitan varios años para reiniciar la producción. [ 57 ] [ 58 ]

En 2009, se esperaba que la demanda mundial futura de elementos de tierras raras superara la oferta en 40.000 toneladas métricas anuales a menos que se desarrollaran nuevas fuentes importantes. [ 59 ] Como resultado del aumento de la demanda y el endurecimiento de las restricciones a las exportaciones de metales desde China, en 2011, algunos países estaban acumulando recursos de tierras raras, [ 60 ] Las búsquedas de fuentes alternativas continuaron en muchos otros países. [ 61 ] En 2013, se afirmó que la demanda de REE aumentaría debido a la dependencia de la UE de estos elementos, el hecho de que los elementos de tierras raras no pueden ser sustituidos por otros elementos y porque los REE tienen una baja tasa de reciclaje. Debido al aumento de la demanda y la baja oferta, se esperaba que los precios futuros aumentaran. [ 62 ] La demanda continúa aumentando debido a que son esenciales para la tecnología nueva e innovadora. Estos nuevos productos que requieren REE para su producción son equipos de alta tecnología como teléfonos inteligentes , cámaras digitales, componentes informáticos, semiconductores, etc. Además, estos elementos son más frecuentes en industrias como la tecnología de energías renovables, equipos militares, fabricación de vidrio y metalurgia. [ 63 ] El aumento de la demanda ha ejercido presión sobre la oferta, y existe una creciente preocupación de que el mundo pueda enfrentar pronto una escasez de tierras raras. [ 64 ] A finales de 2023, se esperaba que la demanda mundial de elementos de tierras raras (REE) aumentara más de cinco veces para 2030. [ 65 ] [ 66 ]

En 2017, China produjo el 81% del suministro mundial de tierras raras, principalmente en Mongolia Interior , [ 54 ] [ 67 ] aunque solo tenía el 36,7% de las reservas mundiales. [ 68 ] Australia fue el segundo mayor productor mundial y el único otro actor importante, con el 15% de la producción mundial. [ 68 ] La mina Browns Range, ubicada a 160 km (99 mi) al sureste de Halls Creek en el norte de Australia Occidental y operativa desde 2018 [ 69 ] , fue el primer productor significativo de disprosio fuera de China. [ 70 ] A partir de 2022, todas las tierras raras pesadas del mundo (como el disprosio) todavía provenían de fuentes chinas de tierras raras, como el depósito polimetálico Bayan Obo . [ 67 ] [ 71 ] En 2023, había más de cien proyectos mineros en curso, muchos de ellos fuera de China. [ 72 ]  

A partir de 2025Entre el 85 % y el 90 % de la capacidad mundial de refinación de minerales de tierras raras se encontraba en China, [ 73 ] que los extrae y refina a gran escala. China es responsable de más de la mitad de la extracción mundial y de casi el 90 % del procesamiento de tierras raras. Alrededor del 80 % del suministro de tierras raras de EE. UU. proviene de China, y la UE importa aproximadamente el 98 % de su consumo de China. [ 56 ] El mercado mundial total de tierras raras es de aproximadamente 300 000 toneladas métricas anuales, unos 5000 millones de dólares estadounidenses al año. [ 73 ]

Producción por país

Yacimientos mundiales de elementos de tierras raras

Los ocho principales países en términos de reservas de REE , según el informe de febrero de 2025 del Servicio Geológico de los Estados Unidos sobre elementos de tierras raras, son los siguientes (en toneladas de óxido de tierras raras equivalente): [ 74 ]

Porcelana

En 2009, China anunció planes para reducir su cuota de exportación a 35 000 toneladas por año en 2010–2015, ostensiblemente para conservar recursos escasos y proteger el medio ambiente. [ 75 ] [ 76 ] También anunció regulaciones sobre exportaciones y una represión contra el contrabando. [ 57 ] Asimismo, suspendió las exportaciones de tierras raras a Japón, debido a una disputa territorial. [ 77 ] El gobierno de Beijing aumentó aún más su control obligando a los mineros independientes más pequeños a fusionarse con corporaciones estatales o enfrentar el cierre. A finales de 2010, China anunció que la primera ronda de cuotas de exportación de tierras raras para 2011 sería de 14.446 toneladas, una disminución del 35% con respecto a la primera ronda de cuotas de 2010. [ 78 ] En julio de 2011 anunció nuevas cuotas de exportación para la segunda mitad del año, con una asignación total de 30.184 toneladas y una producción total limitada a 93.800 toneladas métricas. [ 79 ] En septiembre de 2011, China anunció la paralización de la producción de tres de sus ocho principales minas de tierras raras, responsables de casi el 40% de la producción total de tierras raras de China. [ 80 ]

En marzo de 2012, Estados Unidos, la Unión Europea y Japón confrontaron a China ante la Organización Mundial del Comercio (OMC) por estas restricciones a la exportación y la producción. China respondió alegando que las restricciones tenían como objetivo la protección del medio ambiente. [ 81 ] [ 82 ] En agosto de 2012, China anunció una reducción adicional del 20 % en la producción. [ 83 ] Estados Unidos, Japón y la Unión Europea presentaron una demanda conjunta ante la OMC en 2012 contra China, argumentando que China no debería poder negar exportaciones tan importantes. [ 82 ]

En 2012, en respuesta a la apertura de nuevas minas en otros países ( Lynas en Australia y Molycorp en Estados Unidos), los precios de las tierras raras cayeron. [ 84 ] El precio del óxido de disprosio era de 994 US$/kg en 2011 y bajó a 265 US$/kg en 2014. [ 85 ]

En agosto de 2014, la OMC dictaminó que China había violado los acuerdos de libre comercio y, en el resumen de sus principales conclusiones, afirmó que "el efecto general de las restricciones extranjeras y nacionales es fomentar la extracción nacional y asegurar el uso preferencial de esos materiales por parte de los fabricantes chinos". China declaró que implementaría el fallo el 26 de septiembre de 2014, pero que necesitaría algún tiempo para hacerlo. Para el 5 de enero de 2015, China había eliminado todas las cuotas a la exportación de tierras raras, pero aún se requerían licencias de exportación. [ 86 ]

China clausuró algunas de sus propias minas de arcilla iónica debido a su impacto ambiental y comenzó a extraer tierras raras pesadas en Myanmar. [ 87 ]

En 2019, China suministró entre el 85 % y el 95 % de la demanda mundial de los 17 polvos de tierras raras, gran parte de los cuales provenían de Myanmar . [ 88 ] Tras el golpe militar de 2021 en ese país, es posible que los suministros futuros de minerales críticos se vieran limitados. [ 89 ]

Entre 2020 y 2023, el 70% de todos los compuestos y metales de tierras raras importados a Estados Unidos procedían de China. [ 90 ]

En 2025, China extraía el 70 por ciento del suministro mundial de tierras raras, pero también procesaba alrededor del 90 por ciento del suministro mundial, refinando no solo su propio mineral, sino también casi todo el de Myanmar [ 91 ] y Australia, [ 92 ] así como casi la mitad de la producción estadounidense. [ 91 ]

En 2025, durante la guerra comercial entre China y Estados Unidos , China restringió las exportaciones de tierras raras pesadas a EE. UU. [ 93 ] [ 94 ] Después de que el presidente Donald Trump impusiera altos aranceles a los productos estadounidenses importados por China, en abril de 2025 China tomó represalias imponiendo restricciones a la venta de siete minerales de tierras raras a Estados Unidos, [ 95 ] y a principios de octubre de 2025 añadió más controles. [ 96 ]

Brasil

Brasil posee las segundas mayores reservas de tierras raras del mundo, con un 23%, pero no ha producido estos metales a escala comercial hasta hace poco. A junio de 2025El gobierno brasileño está proporcionando cerca de mil millones de dólares en financiación a través del Banco Brasileño de Desarrollo y la agencia gubernamental de financiación Finep . Brasil es visto como un serio competidor para el dominio de China en el mercado. [ 97 ] [ 98 ]

En 2025, una antigua mina de asbesto cerca de la pequeña ciudad de Minaçu comenzó a operar para producir los cuatro elementos de tierras raras neodimio, praseodimio, disprosio y terbio a escala comercial, siendo la primera fuera de Asia en hacerlo. La empresa minera Serra Verde, controlada por el fondo de inversión estadounidense Denham Capital, comenzó a extraer minerales de tierras raras para exportarlos a China para su procesamiento. La extracción de los minerales se realiza en pozos poco profundos, utilizando solo agua y sal para procesar los minerales. [ 87 ] La empresa australiana Brazilian Rare Earths tiene 1410 km² (540 millas cuadradas ) de concesiones mineras en el estado de Bahía . [ 99 ] Otras empresas que operan en el sector incluyen Aclara Resources , que se centra en proporcionar MREO a una planta de producción de imanes en Carolina del Sur , EE. UU.; la empresa de exploración australiana Viridis Mining and Minerals; Meteoric Resources NL, que realiza estudios de exploración y viabilidad; [ 97 ] Ionic Rare Earths Ltd; y Neo Performance Materials Inc. [ 98 ] Muchas de las empresas que operan en Brasil destacan sus operaciones respetuosas con el medio ambiente basadas en arcilla iónica. [ 97 ]   

India

India posee las terceras mayores reservas de tierras raras del mundo, con 6,9 MT, incluyendo casi el 35% de los depósitos minerales de arena del mundo, y ha estado impulsando la industria frente a las restricciones de China. [ 100 ] La empresa estatal Indian Rare Earths es un actor importante. Se informó en el parlamento en julio de 2025 que el país tiene alrededor de 7,23 millones de toneladas (MT) de REO contenidas en 13,15 MT de monacita , encontradas en arenas costeras, interiores y fluviales en los estados de Andhra Pradesh , Odisha , Tamil Nadu , Kerala , Bengala Occidental , Jharkhand , Gujarat y Maharashtra , mientras que otras 1,29 MT de tierras raras se encuentran en rocas duras en partes de Gujarat y Rajasthan . La Dirección de Minerales Atómicos para Exploración e Investigación está llevando a cabo exploración en todos los terrenos. El Servicio Geológico de la India ha participado en 34 proyectos de exploración. India exportó alrededor de 18 toneladas de minerales de tierras raras entre 2015 y 2025. [ 101 ] Sin embargo, India carece de tecnología y habilidades avanzadas para el procesamiento de tierras raras, especialmente en comparación con China, Estados Unidos y Japón, por lo que en 2025 el gobierno lanzó su "Misión Nacional de Minerales Críticos", con el objetivo de desarrollar la autosuficiencia en tierras raras. [ 100 ] Con el creciente mercado de vehículos eléctricos y la transición a energías renovables que requieren tierras raras, India ha experimentado escasez. [ 102 ] [ 103 ]

El Ministerio de Minas ha firmado acuerdos bilaterales con varios gobiernos de todo el mundo, incluidos Australia, Argentina, Zambia, Perú, Zimbabue, Mozambique, Malaui y Costa de Marfil, así como con la Agencia Internacional de Energía . [ 101 ]

Australia

En 2011, Australia produjo 1995 toneladas de tierras raras. Para 2021, era el cuarto mayor productor de tierras raras del mundo, con una producción total de 19 958 toneladas. [ 104 ] A agosto de 2025Las mayores empresas australianas de REE en términos de acciones son Lynas Corporation ; Iluka Resources ; Brazilian Rare Earths (cuyas 1410 km² (540 millas cuadradas ) de concesiones mineras se encuentran en el estado de Bahía , Brasil); Arafura Rare Earths ; y Northern Minerals, cuyo principal desarrollo se encuentra en Browns Range, Australia Occidental . [ 99 ] Tras la publicación de su "Estrategia de Minerales Críticos 2023-2030" en junio de 2023, [ 105 ] en noviembre de 2024, el gobierno albanés anunció su programa "Asociaciones Internacionales en Minerales Críticos", que proporcionará 40 millones de dólares australianos en subvenciones para ocho proyectos. [ 106 ] [ 107 ]   

El plan gubernamental de Reserva Estratégica de Minerales Críticos se publicará a finales de 2026. El objetivo de este plan es introducir mecanismos como un precio mínimo que aporten estabilidad al mercado y reduzcan la volatilidad de los precios. [ 77 ]

El 21 de octubre de 2025, el Primer Ministro de Australia , Anthony Albanese , firmó un acuerdo con el Presidente de los Estados Unidos, Donald Trump, [ 92 ] sobre tierras raras y otros minerales críticos necesarios para la producción comercial de energía limpia y equipos militares tecnológicamente avanzados . Ambos se comprometieron a aportar al menos US$1.000 millones (A$1.540 millones) para una serie de proyectos por un valor de US$8.500 millones (A$13.000 millones) en ambos países durante seis meses. [ 108 ] El marco completo entre los dos países se ha publicado en el sitio web del Departamento de Industria, Ciencia y Recursos de Australia . [ 109 ]

Vietnam

Vietnam firmó un acuerdo en octubre de 2010 para suministrar tierras raras a Japón, [ 110 ] de su provincia noroccidental de Lai Châu . [ 111 ] pero el acuerdo nunca se concretó debido a desacuerdos. [ 112 ] Uno de los yacimientos es Mau Xe Norte . [ 113 ]

Estados Unidos

El yacimiento de tierras raras más grande de Estados Unidos se encuentra en Mountain Pass , California, a sesenta millas al sur de Las Vegas . Originalmente abierto por Molycorp , el yacimiento ha sido explotado de forma intermitente desde 1951. [ 67 ] [ 114 ]

Un segundo yacimiento importante de tierras raras en Elk Creek, al sureste de Nebraska [ 115 ], ha sido considerado por NioCorp Development Ltd [ 116 ] , que espera abrir allí una mina de niobio, escandio y titanio. [ 117 ] Esa mina podría producir hasta 7200 toneladas métricas de ferroniobio y 95 toneladas métricas de trióxido de escandio anualmente. [ 118 ] A fecha de 2022, la financiación aún está en trámite. [ 115 ]

En 2006, el proyecto Bokan Mountain en Alaska estaba en desarrollo. [ 119 ] El proyecto Bokan- Dotson Ridge , donde se encuentra un importante yacimiento de REE, fue objeto de una Evaluación Económica Preliminar publicada en enero de 2013, [ 120 ] y el Departamento de Recursos Naturales de Alaska informó que se encontraba en una "fase de exploración avanzada" por Ucore Rare Metals en 2025. [ 121 ] Sin embargo, no tiene capacidad operativa. [ 122 ]

En 2024, American Rare Earths Inc. reveló que sus reservas cerca de Wheatland, Wyoming, totalizaban 2.340 millones de toneladas métricas, posiblemente las más grandes del mundo, y mayores que un yacimiento separado de 1,2 millones de toneladas métricas en el noreste de Wyoming. [ 123 ]

Después de que China anunciara nuevas restricciones al acceso a sus tierras raras en 2025, [ 92 ] Estados Unidos ha estado buscando cadenas de suministro alternativas . [ 124 ] El 20 de octubre de 2025, el presidente Trump firmó un acuerdo con el primer ministro de Australia , Anthony Albanese , [ 108 ] sobre tierras raras y otros minerales críticos [ 92 ] [ 109 ] que son necesarios para la producción comercial de energía sostenible y equipos militares tecnológicamente avanzados. Cada uno se comprometió a proporcionar al menos US$1.000 millones (A$1.540 millones) para una serie de proyectos por valor de US$8.500 millones (A$13.000 millones) tanto en los proyectos de Estados Unidos como en los de Australia durante seis meses. [ 108 ]

Tierra Verde

En 2010, se descubrió un gran yacimiento de minerales de tierras raras en Kvanefjeld , en el sur de Groenlandia , territorio autónomo de Dinamarca. [ 125 ] Las perforaciones de prefactibilidad en este sitio confirmaron cantidades significativas de lujavrita negra , que contiene aproximadamente un 1 % de óxidos de tierras raras (REO). [ 126 ] La Unión Europea instó a Groenlandia a restringir el desarrollo chino de proyectos de tierras raras en la zona, pero a principios de 2013, el gobierno de Groenlandia declaró que no tenía planes de imponer tales restricciones. [ 127 ] Muchos políticos daneses expresaron su preocupación de que otras naciones, incluida China, pudieran ganar influencia en la escasamente poblada Groenlandia, dado el número de trabajadores extranjeros e inversiones que podrían provenir de empresas chinas en un futuro próximo debido a la ley aprobada en diciembre de 2012. [ 128 ]

Tanzania

Sumándose a los posibles yacimientos mineros, Peak Resources, que cotiza en la Bolsa de Valores de Australia , anunció en febrero de 2012 que su proyecto Ngualla , ubicado en Tanzania, contenía no solo el sexto yacimiento más grande por tonelaje fuera de China, sino también el de mayor ley de elementos de tierras raras de los seis. [ 129 ]

Sudáfrica

Entre los sitios importantes en desarrollo se encuentra Steenkampskraal en Sudáfrica, la mina de tierras raras y torio de mayor ley del mundo, cerrada en 1963, pero que se ha estado preparando para volver a la producción. [ 130 ] Se considera que la mina tiene el mineral de monacita de mayor ley del mundo, [ 131 ] con un 50 % de óxidos de tierras raras totales (TREO). En septiembre de 2025, la Corporación de Desarrollo Industrial (IDC) de Sudáfrica liberó fondos para la Fase 1: Implementación Metalúrgica. [ 132 ] Se espera que la mina tenga una vida útil de alrededor de 28 años. [ 133 ]

Canadá

En 2006, se estaba desarrollando el proyecto del remoto lago Hoidas en el norte de Canadá. [ 119 ] Se estimó que este proyecto tiene el potencial de suministrar alrededor del 10% de los 1000 millones de dólares de consumo de tierras raras que se produce en Norteamérica cada año. [ 134 ] Se están considerando para la minería sitios como el lago Thor en los Territorios del Noroeste . [ 67 ] [ 59 ] [ 135 ]

Otros países

unión Europea

A partir de 2025, la extracción de elementos de tierras raras está ausente en la Unión Europea , con solo una planta de procesamiento operativa propiedad de la empresa canadiense Neo Performance Materials . Si bien existen depósitos de REE dentro de la UE y las empresas mineras europeas han comenzado a desarrollar nuevas minas, los procesos de obtención de permisos siguen siendo largos y costosos. [ 136 ] Los Estados miembros de la UE importan prácticamente todos sus elementos de tierras raras de China. El Parlamento Europeo considera esto un riesgo estratégico. [ 137 ]

Japón

En mayo de 2012, investigadores de dos universidades de Japón anunciaron que habían descubierto tierras raras en la prefectura de Ehime , Japón. [ 138 ]

Madagascar

Se ha otorgado una licencia para la extracción de tierras raras en un área que abarca aproximadamente un tercio de la península de Ampasindava , en la costa noroccidental de Madagascar , después de que se hubieran emitido varios permisos de exploración desde 2003. [ 139 ] [ 140 ] A partir de 2025La licencia pertenece a la empresa australiana Harena Resources, tras haber cambiado de manos varias veces. Se ha determinado que el yacimiento contiene un recurso mineral definido de 699 millones de toneladas con una ley de 868 ppm de óxidos de tierras raras totales (TREO), [ 141 ] lo que, según Harena, lo convierte en uno de los mayores depósitos de tierras raras del mundo. [ 139 ]

Malasia

A principios de 2011, se informó que la empresa minera australiana Lynas estaba "apresurándose a terminar" una refinería de tierras raras de US$230 millones en la costa este del puerto industrial de Kuantan , en la Malasia peninsular , que refinaría el mineral (concentrado de lantánidos) de la mina Mount Weld en Australia. Se pronosticó que la refinería cubriría casi un tercio de la demanda mundial de materiales de tierras raras, excluyendo a China. [ 142 ] El desarrollo de Kuantan trajo una atención renovada a la ciudad malasia de Bukit Merah en Perak , donde una mina de tierras raras operada por una subsidiaria de Mitsubishi Chemical , Asian Rare Earth, cerró en 1994 y dejó preocupaciones ambientales y de salud continuas . [ 143 ] [ 144 ] A mediados de 2011, después de protestas, el gobierno malasio anunció restricciones a la planta de Lynas. [ 145 ] Una revisión independiente iniciada por el Gobierno de Malasia y llevada a cabo por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) en 2011 para abordar las preocupaciones sobre los riesgos radiactivos, concluyó que cumplía con las normas internacionales de seguridad radiológica. [ 146 ] Después de varios retrasos, en septiembre de 2014, Lynas recibió una licencia de operación completa por dos años por parte de la AELB. [ 147 ] 

En noviembre de 2024, el ministro de Economía, Rafizi Ramli, expresó su esperanza de que Malasia pudiera producir elementos de tierras raras en un plazo de tres años, mediante conversaciones con China para el suministro de tecnología. [ 148 ] Existía cierta preocupación en la comunidad sobre los planes para extraer elementos de tierras raras en Kedah , ya que las minas podrían destruir reservas forestales y dañar las zonas de captación de agua. [ 149 ] [ 150 ]

Myanmar

Se descubrieron tierras raras cerca de Pang War en el municipio de Chipwi a lo largo de la frontera entre China y Myanmar a finales de la década de 2010. [ 151 ]

Se sabe que China importa tierras raras de Myanmar (véase más arriba). [ 152 ] [ 153 ] En 2021, China importó 200 millones de dólares estadounidenses en tierras raras de Myanmar, superando las 20 000 toneladas métricas, principalmente del estado de Kachin , después de cerrar sus propias minas nacionales debido al impacto ambiental perjudicial. [ 154 ] Se dice que las empresas y los mineros chinos establecen ilegalmente operaciones en el estado de Kachin sin permisos gubernamentales y, en cambio, eluden al gobierno central trabajando con una milicia de la Fuerza de Guardia Fronteriza bajo el Tatmadaw , anteriormente conocida como el Nuevo Ejército Democrático - Kachin , que se ha beneficiado de esta industria extractiva. [ 154 ] [ 155 ]

A marzo de 2022 Se encontraron 2700 pozos de recolección minera dispersos en 300 ubicaciones distintas en el estado de Kachin, que abarcan el área de Singapur , un aumento exponencial desde 2016. [ 154 ] También se han expropiado tierras a los lugareños para llevar a cabo operaciones mineras. [ 154 ]

Corea del Norte

Según informes, Corea del Norte exportó mineral de tierras raras a China por un valor aproximado de 1,88 millones de dólares estadounidenses durante mayo y junio de 2014. [ 156 ] [ 157 ]

Noruega

En junio de 2024, Rare Earths Norway (REN) descubrió un yacimiento de óxido de tierras raras de 8,8 millones de toneladas métricas en Telemark , Noruega, convirtiéndose así en el mayor yacimiento conocido de elementos de tierras raras de Europa. La empresa minera predijo que finalizaría el desarrollo de la primera fase de la explotación minera en 2030. [ 158 ]

España

En el centro de España, en la provincia de Ciudad Real , el proyecto minero de tierras raras «Matamulas» podría proporcionar, según sus promotores, hasta 2100 Tn/año (el 33 % de la demanda anual de la UE). Sin embargo, este proyecto ha sido suspendido por las autoridades regionales debido a preocupaciones sociales y medioambientales. [ 159 ]

Suecia

En enero de 2023, la empresa minera estatal sueca LKAB anunció el descubrimiento de un yacimiento de más de un millón de toneladas métricas de tierras raras en la zona de Kiruna , lo que lo convertiría en el mayor yacimiento de este tipo en Europa. [ 160 ]

Pavo

En el distrito de Beylikova de Eskişehir, la exploración reveló 694 millones de toneladas de mineral complejo que contiene tierras raras junto con barita, fluorita y torio. [ 161 ]

Ucrania

Ucrania posee importantes yacimientos de tierras raras, que han estado en el centro de la invasión rusa de Ucrania en 2022 y de las negociaciones de paz. [ 162 ] [ 163 ]

Reino Unido

En el Reino Unido, Pensana ha comenzado la construcción de su planta de procesamiento de tierras raras de US$195 millones, la cual obtuvo financiamiento del Fondo de Transformación Automotriz del gobierno británico. La planta procesará mineral de la mina Longonjo en Angola y otras fuentes a medida que estén disponibles. [ 164 ] [ 165 ] La compañía tiene como objetivo iniciar la producción a finales de 2023, antes de alcanzar su plena capacidad en 2024. Pensana tiene como objetivo producir 12 500 toneladas métricas de tierras raras separadas, incluyendo 4500 toneladas métricas de tierras raras de metal magnético. [ 166 ] [ 167 ]

Fuentes de tierras raras no procedentes de la minería

relaves mineros

Se han encontrado cantidades significativas de óxidos de tierras raras en los relaves acumulados tras 50 años de minería de mineral de uranio , esquisto y loparita en Sillamäe , Estonia . [ 168 ] Debido al aumento de los precios de las tierras raras, la extracción de estos óxidos se ha vuelto económicamente viable. El país exporta actualmente alrededor de 3000 toneladas métricas al año, lo que representa aproximadamente el 2 % de la producción mundial. [ 169 ] Se sospecha la existencia de recursos similares en el oeste de Estados Unidos, donde se cree que las minas de la época de la fiebre del oro desecharon grandes cantidades de tierras raras, ya que no tenían valor en ese momento. [ 170 ] Se ha descubierto que los relaves mineros aumentan el enriquecimiento de REE en el suelo y el agua locales, lo que supone riesgos para el medio ambiente y la salud humana. [ 8 ]

minería oceánica

En enero de 2013, un buque japonés de investigación de aguas profundas obtuvo siete muestras de núcleos de lodo de aguas profundas del lecho marino del Océano Pacífico a una profundidad de entre 5600 y 5800 metros, aproximadamente a 250 kilómetros (160 millas) al sur de la isla de Minami-Tori-Shima . [ 171 ] El equipo de investigación encontró una capa de lodo de 2 a 4 metros bajo el lecho marino con concentraciones de hasta 0,66 % de óxidos de tierras raras. Un posible yacimiento podría compararse en ley con los yacimientos de tipo absorción iónica del sur de China, que proporcionan la mayor parte de la producción minera china de REO, cuya ley oscila entre el 0,05 % y el 0,5 % de REO. [ 172 ] [ 173 ] 

Residuos y reciclaje

Otra fuente de tierras raras desarrollada recientemente son los residuos electrónicos y otros residuos que contienen componentes significativos de tierras raras. [ 174 ] Los avances en la tecnología de reciclaje han hecho que la extracción de tierras raras de estos materiales sea menos costosa. [ 175 ] En Japón operan plantas de reciclaje, donde se estima que se encuentran 300 000 toneladas de tierras raras en aparatos electrónicos en desuso. [ 176 ] En Francia , el grupo Rhodia está instalando dos fábricas, en La Rochelle y Saint-Fons , que producirán 200 toneladas de tierras raras al año a partir de lámparas fluorescentes , imanes y baterías usadas. [ 177 ] [ 178 ] El carbón [ 179 ] y sus subproductos, como cenizas y lodos, son una fuente potencial de elementos críticos, incluidos los elementos de tierras raras (REE), con cantidades estimadas en el rango de 50 millones de toneladas métricas. [ 180 ]

Usos

Consumo global

Consumo mundial de REE, 2015. [ 181 ]
  1. Catalizadores , 24% (24,0%)
  2. Imanes, 23% (23,0%)
  3. Pulido, 12% (12,0%)
  4. "otros", 9% (9,00%)
  5. Metalurgia, 8% (8,00%)
  6. Baterías, 8% (8,00%)
  7. Vidrio, 7% (7,00%)
  8. Cerámica, 6% (6,00%)
  9. Fósforos y pigmentos, 3% (3,00%)
Consumo de REE en EE. UU., 2018. [ 182 ]
  1. Catalizadores, 60% (60,0%)
  2. Cerámica y vidrio, 15% (15,0%)
  3. Pulido, 10% (10,0%)
  4. "otros", 5% (5,00%)
  5. Metalurgia, 10% (10,0%)

Los usos, aplicaciones y la demanda de elementos de tierras raras se han expandido a lo largo de los años. A nivel mundial, la mayoría de los elementos de tierras raras se utilizaban en catalizadores e imanes en 2015. [ 181 ] En Estados Unidos, más de la mitad de los elementos de tierras raras se utilizan en catalizadores; la cerámica, el vidrio y el pulido también son usos principales. [ 182 ] El cambio global hacia las tecnologías de energía renovable , junto con la electrónica avanzada y las nuevas aplicaciones en el sector de la defensa, ha provocado un aumento en la demanda de elementos de tierras raras. [ 183 ]

Catalizadores

El cloruro de lantano se utiliza en el craqueo catalítico fluidizado para la producción de gasolina y diésel. El óxido de cerio(III) se utiliza en convertidores catalíticos . [ 184 ] : 141–165

imanes

Según Lucas et al., «Los imanes de aleación de metales de tierras raras y metales de transición son los más potentes del mundo. Los fuertes campos magnéticos que ejercen estos materiales permiten la miniaturización de motores y generadores eléctricos, ya que los diminutos imanes de tierras raras ejercen fuerzas intensas. Los imanes de neodimio-hierro-boro son los más potentes a temperatura ambiente». Sin embargo, a temperaturas superiores a 150  °C, los imanes de samario-cobalto son más potentes. Los imanes de NdFeB y SmCo son diez y seis veces más potentes que los imanes de ferrita estándar. Además, el Nd y el Sm son menos costosos que otros elementos de tierras raras, lo que hace que su uso sea más económico. «Entre las aplicaciones más importantes se encuentran los magnetos , los alternadores y los generadores de energía . Cada generador de energía utiliza varias toneladas de imanes permanentes de NdFeB en el buje superior del aerogenerador . Los imanes de NdFeB se utilizan en motores industriales , motores de automóviles , motores de bicicletas eléctricas , así como en los pequeños y sofisticados motores que impulsan los discos duros de nuestros ordenadores». Los imanes de tierras raras también se utilizan en imágenes por resonancia magnética y litografía por haz de iones . [ 184 ]

Energías renovables

El disprosio, el neodimio, el praseodimio y el terbio son materiales clave para las tecnologías actuales de energía renovable, particularmente en vehículos eléctricos (VE) y turbinas eólicas. Los VE utilizan alrededor de 1–2  kg (2,2–4,4  lb) de neodimio y praseodimio por vehículo, mientras que las turbinas eólicas utilizan hasta 600  kg (1300  lb) de REE en generadores de imanes permanentes. [ 183 ] Aunque los REE no son necesarios para la construcción de turbinas eólicas, la mayoría de las instalaciones marinas utilizan imanes permanentes que requieren Dy, Nd, Pr y Tb. [ 5 ] Menos del 10 % de la demanda mundial de disprosio y neodimio se atribuye a los sectores de energía renovable, pero para los elementos más raros praseodimio y terbio, la energía limpia reclama más del 30 %. Existe variabilidad entre los modelos de crecimiento de la energía renovable debido a la falta de datos históricos sobre estos mercados relativamente nuevos. En simulaciones diseñadas para tener en cuenta los objetivos de descarbonización expresados ​​en acuerdos internacionales, las proyecciones indican que la demanda de tierras raras aumentará más allá de los incrementos previstos en la oferta. Esto ha impulsado la búsqueda de procesos de reutilización y reciclaje más eficientes. [ 185 ]

Producción y pulido de hierro y vidrio

Los metales de tierras raras se utilizan en aleaciones de magnesio , hierro fundido y hierro fundido nodular . La ceria es un abrasivo clave para el pulido fino de vidrio y la planarización químico-mecánica . [ 184 ] : 181–212

Luminiscencia

Las aplicaciones de luminiscencia aprovechan la emisión de electrones 4f desapareados de un fotón después de ser excitados desde su estado fundamental. Según Lucas et al., "Los elementos de tierras raras se utilizan ampliamente en aplicaciones donde la emisión de luz es un criterio de rendimiento". Los dispositivos de iluminación y pantallas de fósforo incluyen "lámparas tricromáticas (o lámparas de bajo consumo ), donde el lantano, el itrio, el cerio, el terbio y el europio se utilizan principalmente para controlar el color, diodos emisores de luz (LED), que utilizan principalmente itrio, cerio y europio, pantallas de plasma , antiguos tubos de rayos catódicos (CRT) y pantallas de cristal líquido (LCD) con retroiluminación fluorescente , que consumen lantano, itrio, cerio, terbio y europio". El Eu 3+ es el dopante emisor rojo más común , que varía desde el naranja (585 nm con una matriz huésped de YBO 3 ) hasta el rojo intenso (627 nm con una matriz huésped de Y 2 O 2 S). Eu²⁺ es el emisor azul más común, como dopante para BAM BaMgAl₁₀O₁₇ en iluminación fluorescente y pantallas de plasma. Ce³⁺ exhibe el mismo comportamiento, además de que los monocristales de Lu₂SiO₅ : Ce³⁺ se utilizan en tomografía por emisión de positrones . Tb³⁺ es el emisor verde más común con un pico en 542 nm. Nd³⁺ , Yb³⁺ y Er³⁺ se utilizan en dispositivos láser y amplificadores ópticos . [ 184 ] : 251–281 [ 186 ] [ 187 ]   

Producción de aleaciones para electrónica y otros usos.

Ce, La y Nd son importantes en la fabricación de aleaciones y en la producción de pilas de combustible y baterías de níquel-metal hidruro . Ce, Ga y Nd son importantes en electrónica y se utilizan en la producción de pantallas LCD y de plasma, fibra óptica y láseres, [ 188 ] y en imágenes médicas. Otros usos de los elementos de tierras raras son como trazadores en aplicaciones médicas, fertilizantes y en el tratamiento de agua. [ 36 ] La electrónica de consumo impulsa la demanda, y artículos como los teléfonos inteligentes absorben el 8% del consumo mundial de REE. [ 183 ]

Defensa

Los elementos de tierras raras (REE) también tienen aplicaciones en defensa, como en sistemas de guiado de precisión, que requieren compuestos especiales de REE. [ 183 ] La fuerza de los imanes de neodimio se puede utilizar en sistemas de guiado de misiles. En lentes de cámaras de alta gama utilizadas para inteligencia, el lantano mejora la claridad del vidrio. [ 189 ]

Geología

La aplicación de los elementos de tierras raras a la geología es fundamental para comprender los procesos petrológicos de la formación de rocas ígneas , sedimentarias y metamórficas . En geoquímica , los elementos de tierras raras pueden utilizarse para inferir los mecanismos petrológicos que han afectado a una roca debido a las sutiles diferencias en el tamaño atómico entre los elementos, lo que provoca una fracción preferencial de algunas tierras raras con respecto a otras, dependiendo de los procesos involucrados.

El estudio geoquímico de los elementos de tierras raras no se realiza sobre concentraciones absolutas, como suele hacerse con otros elementos químicos, sino sobre concentraciones normalizadas para observar su comportamiento en serie. En geoquímica, los elementos de tierras raras se suelen representar en diagramas de araña normalizados, en los que la concentración de estos elementos se normaliza con respecto a un patrón de referencia y se expresa como el logaritmo en base 10 de dicho valor.

Comúnmente, los elementos de tierras raras se normalizan con respecto a los meteoritos condríticos , ya que se considera que estos representan la muestra más cercana del material no fraccionado del Sistema Solar. Sin embargo, se pueden aplicar otros estándares de normalización según el propósito del estudio. La normalización a un valor de referencia estándar, especialmente de un material que se considera no fraccionado , permite comparar las abundancias observadas con las abundancias iniciales del elemento. La normalización también elimina el marcado patrón en zigzag causado por las diferencias de abundancia entre los números atómicos pares e impares . La normalización se lleva a cabo dividiendo las concentraciones analíticas de cada elemento de la serie por la concentración del mismo elemento en un estándar dado, según la siguiente ecuación:

[REEi]norte=[REEi]Sam[REEi]estándar{\displaystyle [{\text{REE}}_{i}]_{n}={\frac {[{\text{REE}}_{i}]_{\text{sam}}}{[{\text{REE}}_{i}]_{\text{std}}}}}

donde n indica la concentración normalizada,[REEi]Sam{\displaystyle {[{\text{REE}}_{i}]_{\text{sam}}}}la concentración analítica del elemento medida en la muestra, y[REEi]árbitro{\displaystyle {[{\text{REE}}_{i}]_{\text{ref}}}}la concentración del mismo elemento en el material de referencia. [ 190 ]

Es posible observar la tendencia serial de los REE informando sus concentraciones normalizadas en función del número atómico. Las tendencias que se observan en los diagramas de "araña" se denominan típicamente "patrones", que pueden ser diagnósticos de los procesos petrológicos que han afectado al material de interés. [ 34 ]

Según la forma general de los patrones o gracias a la presencia (o ausencia) de las llamadas "anomalías", se puede obtener información sobre el sistema en estudio y los procesos geoquímicos que ocurren. Las anomalías representan el enriquecimiento (anomalías positivas) o el empobrecimiento (anomalías negativas) de elementos específicos a lo largo de la serie y se reconocen gráficamente como "picos" positivos o negativos en los patrones de elementos de tierras raras (REE). Las anomalías se pueden cuantificar numéricamente como la relación entre la concentración normalizada del elemento que presenta la anomalía y la concentración predecible basada en el promedio de las concentraciones normalizadas de los dos elementos en la posición anterior y siguiente de la serie, según la ecuación:

REEiREEi=[REEi]norte×2[REEi1]norte+[REEi+1]norte{\displaystyle {\frac {{\text{REE}}_{i}}{{\text{REE}}_{i}^{*}}}={\frac {[{\text{REE}}_{i}]_{n}\times 2}{[{\text{REE}}_{i-1}]_{n}+[{\text{REE}}_{i+1}]_{n}}}}

dónde[REEi]norte{\displaystyle [{\text{REE}}_{i}]_{n}}es la concentración normalizada del elemento cuya anomalía debe calcularse,[REEi1]norte{\displaystyle [{\text{REE}}_{i-1}]_{n}}y[REEi+1]norte{\displaystyle [{\text{REE}}_{i+1}]_{n}}las concentraciones normalizadas de los elementos anterior y siguiente respectivamente a lo largo de la serie.

Los patrones de elementos de tierras raras observados en rocas ígneas son principalmente función de la química de la fuente de donde proviene la roca, así como de la historia de fraccionamiento que ha sufrido. [ 34 ] El fraccionamiento es a su vez función de los coeficientes de partición de cada elemento. Los coeficientes de partición son responsables del fraccionamiento de elementos traza (incluidos los elementos de tierras raras) en la fase líquida (el fundido/magma) y en la fase sólida (el mineral). Si un elemento permanece preferentemente en la fase sólida, se denomina "compatible", y si se fracciona preferentemente en la fase fundida, se describe como "incompatible". [ 34 ] Cada elemento tiene un coeficiente de partición diferente y, por lo tanto, se fracciona en fases sólida y líquida de manera distinta. Estos conceptos también son aplicables a la petrología metamórfica y sedimentaria.

En rocas ígneas, particularmente en fundidos félsicos , se aplican las siguientes observaciones: las anomalías en europio están dominadas por la cristalización de feldespatos . La hornblenda controla el enriquecimiento de MREE en comparación con LREE y HREE. El empobrecimiento de LREE en relación con HREE puede deberse a la cristalización de olivino , ortopiroxeno y clinopiroxeno . Por otro lado, el empobrecimiento de HREE en relación con LREE puede deberse a la presencia de granate , ya que este incorpora preferentemente HREE en su estructura cristalina. La presencia de circón también puede causar un efecto similar. [ 34 ]

En las rocas sedimentarias, los elementos de tierras raras en los sedimentos clásticos representan su procedencia. Las concentraciones de estos elementos no suelen verse afectadas por las aguas marinas y fluviales, ya que son insolubles y, por lo tanto, presentan concentraciones muy bajas en estos fluidos. En consecuencia, cuando el sedimento se transporta, las concentraciones de elementos de tierras raras no se ven afectadas por el fluido y, en cambio, la roca conserva la concentración de dichos elementos de su fuente. [ 34 ]

Las aguas marinas y fluviales suelen tener bajas concentraciones de elementos de tierras raras. Sin embargo, la geoquímica acuosa sigue siendo muy importante. En los océanos, los elementos de tierras raras reflejan el aporte de ríos, fuentes hidrotermales y fuentes eólicas ; [ 34 ] esto es importante en la investigación de la mezcla y circulación oceánicas. [ 36 ]

Los elementos de tierras raras también son útiles para datar rocas, ya que algunos isótopos radiactivos presentan vidas medias largas. De particular interés son los sistemas 138La - 138Ce , 147Sm - 143Nd y 176Lu - 176Hf . [ 36 ]

Agricultura

Los REE se han utilizado en la agricultura para aumentar el crecimiento, la productividad y la resistencia al estrés de las plantas. Los REE se pueden utilizar en la agricultura a través de fertilizantes enriquecidos con REE, una práctica ampliamente utilizada en China en 2002. [ 191 ] Los REE son aditivos para piensos de ganado, lo que ha dado como resultado un aumento de la producción, como animales más grandes y una mayor producción de huevos y productos lácteos. Esta práctica ha dado lugar a la bioacumulación de REE en el ganado y ha afectado al crecimiento de la vegetación y las algas en estas zonas agrícolas. [ 192 ] Se observó bioacumulación en las raíces del maíz tratado con fertilizante de REE después de 10 días. Se observaron efectos negativos en la biomasa del maíz a altas concentraciones de REE. [ 193 ] Si bien no se han observado efectos adversos a las bajas concentraciones actuales, se desconocen los efectos a largo plazo y con la acumulación a lo largo del tiempo, lo que ha motivado algunos llamamientos a realizar más investigaciones sobre sus posibles efectos. [ 191 ] [ 194 ]

Asuntos

Cuestiones geopolíticas

Gráfico del USGS sobre las tendencias mundiales de producción de óxidos de tierras raras, 1956-2008.
Tendencias mundiales en la producción de óxidos de tierras raras, 1956-2008 ( USGS ).

Dependencia de las importaciones

El Departamento de Energía de los Estados Unidos, en su informe de Estrategia de Materiales Críticos de 2010, identificó el disprosio como el elemento más crítico en términos de dependencia de las importaciones. [ 195 ]

Dominio de China

Actualmente, China tiene un monopolio efectivo sobre la cadena de valor mundial de las tierras raras. [ 196 ] (Todas las refinerías y plantas de procesamiento que transforman el mineral en bruto en elementos valiosos). [ 197 ] En palabras de Deng Xiaoping , político chino desde finales de la década de 1970 hasta finales de la de 1980: "Oriente Medio tiene petróleo; nosotros tenemos tierras raras... es de suma importancia estratégica; debemos asegurarnos de manejar adecuadamente el tema de las tierras raras y aprovechar al máximo la ventaja de nuestro país en recursos de tierras raras". [ 198 ] Un posible ejemplo de control de mercado es la división de General Motors que se ocupa de la investigación de imanes miniaturizados, que cerró su oficina en EE. UU. y trasladó a todo su personal a China en 2006. [ 199 ] La cuota de exportación de China solo se aplica al metal, pero no a los productos hechos de estos metales, como los imanes.

Se informó, [ 200 ] pero se negó oficialmente, [ 201 ] que China instituyó una prohibición de exportación de envíos de óxidos de tierras raras, pero no de aleaciones, a Japón el 22 de septiembre de 2010, en respuesta a la detención de un capitán de barco pesquero chino por la Guardia Costera japonesa . [ 202 ] [ 82 ] El 2 de septiembre de 2010, unos días antes del incidente del barco pesquero, The Economist informó que "China  ... anunció en julio la última de una serie de reducciones anuales de exportaciones, esta vez en un 40% a exactamente 30.258 toneladas". [ 203 ] [ 82 ] China ha citado oficialmente el agotamiento de los recursos y las preocupaciones ambientales como las razones de una represión a nivel nacional en su sector de producción de minerales de tierras raras. [ 80 ] También se han atribuido motivos no ambientales a la política de tierras raras de China. [ 204 ] En 2010, según The Economist , "Recortar sus exportaciones de metales de tierras raras  ... tiene como objetivo hacer que los fabricantes chinos asciendan en la cadena de suministro, para que puedan vender valiosos productos terminados al mundo en lugar de materias primas de bajo valor". [ 205 ]

Un informe de 2011 titulado "La industria de tierras raras de China", publicado por el Servicio Geológico de los Estados Unidos y el Departamento del Interior de los Estados Unidos, describe las tendencias de la industria en China y examina las políticas nacionales que podrían guiar el futuro de la producción del país. El informe señala que el liderazgo de China en la producción de minerales de tierras raras se ha acelerado en las últimas dos décadas. En 1990, China representaba solo el 27% de dichos minerales. En 2009, la producción mundial fue de 132 000 toneladas métricas; China produjo 129 000 de esas toneladas. Según el informe, las tendencias recientes sugieren que China reducirá la exportación de estos materiales al mundo: "Debido al aumento de la demanda interna, el Gobierno ha reducido gradualmente la cuota de exportación durante los últimos años". [ 206 ]

En 2006, China autorizó a 47 productores y comerciantes nacionales de tierras raras y a 12 productores chinos y extranjeros de tierras raras a exportar. Desde entonces, los controles se han endurecido anualmente; para 2011, solo 22 productores y comerciantes nacionales de tierras raras y 9 productores chinos y extranjeros de tierras raras estaban autorizados. Es probable que las futuras políticas del gobierno mantengan controles estrictos: "Según el borrador del plan de desarrollo de tierras raras de China, la producción anual de tierras raras podría limitarse a entre 130.000 y 140.000 [toneladas métricas] durante el período de 2009 a 2015. La cuota de exportación de productos de tierras raras podría ser de aproximadamente 35.000 [toneladas métricas] y el Gobierno podría autorizar a 20 productores y comerciantes nacionales de tierras raras a exportarlas". [ 206 ]

Gran parte de los recursos mundiales modernos de tierras raras pesadas se obtienen de los depósitos de arcilla iónica de China. [ 207 ] Un análisis de Benchmark Mineral Intelligence de 2025 sugiere que Occidente seguirá dependiendo de China para el 91 % de sus necesidades de tierras raras pesadas para 2030, lo que es ligeramente inferior al 99 % en 2024. [ 208 ] Entre 2014 y 2024, China representó el 81 % de las solicitudes de patentes de tecnología relacionadas con tierras raras . [ 209 ]

La minería en los Estados Unidos

La Oficina de Minas de los Estados Unidos cerró en 1996 , lo que ralentizó drásticamente la minería y la investigación de tierras raras en el país. [ 210 ]

diversificación de las fuentes de importación

El Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) estaba explorando activamente el sur de Afganistán en busca de depósitos de tierras raras bajo la protección de las fuerzas militares estadounidenses. Desde 2009, el USGS ha realizado estudios de teledetección, así como trabajo de campo, para verificar las afirmaciones soviéticas de que existen rocas volcánicas que contienen metales de tierras raras en la provincia de Helmand, cerca de la aldea de Khanashin . El equipo de estudio del USGS ha localizado una considerable área de rocas en el centro de un volcán extinto que contiene elementos ligeros de tierras raras, incluidos cerio y neodimio. Ha cartografiado 1,3 millones de toneladas métricas de roca valiosa, o aproximadamente diez años de suministro a los niveles de demanda actuales. El Pentágono ha estimado su valor en unos 7.400 millones de dólares. [ 211 ] Se ha argumentado que la importancia geopolítica de las tierras raras se ha exagerado en la literatura sobre la geopolítica de la energía renovable, subestimando el poder de los incentivos económicos para la expansión de la producción. [ 212 ] [ 213 ] Esto se refiere especialmente al neodimio. Debido a su papel en los imanes permanentes utilizados en las turbinas eólicas, se ha argumentado que el neodimio será uno de los principales objetos de competencia geopolítica en un mundo que funcione con energías renovables. Sin embargo, esta perspectiva ha sido criticada por no reconocer que la mayoría de las turbinas eólicas tienen engranajes y no utilizan imanes permanentes. [ 213 ]

Problemas medioambientales

Los REE se encuentran de forma natural en concentraciones muy bajas en el medio ambiente. La minería mal regulada puede provocar violaciones de los derechos humanos, deforestación y contaminación de la tierra y el agua. [ 214 ] [ 215 ] En general, se estima que la extracción de 1 tonelada métrica de un elemento de tierras raras genera alrededor de 2000 toneladas métricas de residuos, algunos tóxicos, incluyendo 1 tonelada de residuos radiactivos. El mayor yacimiento minero de REE, Bayan Obo en China, produjo más de 70 000 toneladas de residuos radiactivos que contaminaron las aguas subterráneas. [ 216 ]

Cerca de zonas mineras e industriales, las concentraciones de REE pueden alcanzar niveles muy superiores a los niveles de fondo normales. Una vez en el medio ambiente, los REE pueden filtrarse al suelo, donde su transporte está determinado por numerosos factores como la erosión, la meteorización, el pH, las precipitaciones, las aguas subterráneas, etc. Al igual que los metales, pueden diferenciarse según las condiciones del suelo, pudiendo ser móviles o estar adsorbidos a las partículas del suelo. Dependiendo de su biodisponibilidad, los REE pueden ser absorbidos por las plantas y posteriormente consumidos por humanos y animales. [ 217 ]

La extracción de tierras raras (REE), el uso de fertilizantes enriquecidos con REE y la producción de fertilizantes fosfatados contribuyen a la contaminación por REE. [ 217 ] Durante el proceso de extracción de REE se utilizan ácidos fuertes, que luego pueden lixiviarse al medio ambiente y transportarse a través de cuerpos de agua, lo que resulta en la acidificación de los ambientes acuáticos. Otro aditivo de la extracción de REE que contribuye a la contaminación ambiental por REE es el óxido de cerio ( CeO2 ), que se produce durante la combustión del diésel y se libera como gases de escape, contribuyendo en gran medida a la contaminación del suelo y del agua. [ 192 ]

Imagen satelital en falso color del distrito minero de Bayan Obo , 2006.

La extracción, el refinado y el reciclaje de tierras raras tienen graves consecuencias ambientales si no se gestionan adecuadamente. Los residuos radiactivos de bajo nivel resultantes de la presencia de torio y uranio en los minerales de tierras raras representan un peligro potencial [ 218 ] [ 219 ] y el manejo inadecuado de estas sustancias puede provocar daños ambientales extensos. En mayo de 2010, China anunció una importante campaña de represión de cinco meses contra la minería ilegal para proteger el medio ambiente y sus recursos. Se espera que esta campaña se concentre en el sur [ 220 ] , donde las minas  —generalmente pequeñas, rurales e ilegales—  son particularmente propensas a liberar desechos tóxicos en el suministro general de agua [ 67 ] [ 221 ] .

La importante operación en Baotou , en Mongolia Interior, donde se refina gran parte del suministro mundial de tierras raras, ha causado graves daños ambientales. [ 204 ] El Ministerio de Industria y Tecnología de la Información de China estimó que los costos de limpieza en la provincia de Jiangxi ascienden a 5.500 millones de dólares. [ 215 ]

Es posible filtrar y recuperar cualquier elemento de tierras raras que se filtre con las aguas residuales de las instalaciones mineras. Dicho equipo de filtrado y recuperación no siempre está presente en las salidas que transportan las aguas residuales. [ 222 ] [ 223 ] [ 224 ]

Complicaciones del reciclaje y la reutilización de REE

A pesar de que los residuos electrónicos contienen una cantidad significativa de elementos de tierras raras (REE), actualmente solo se recicla el 12,5 % de los residuos electrónicos para todos los metales. [ 225 ] Las principales preocupaciones sobre el reciclaje y la reutilización de REE incluyen la contaminación ambiental durante el reciclaje de REE y el aumento de la eficiencia del reciclaje. La literatura publicada en 2004 sugiere que, junto con la mitigación de la contaminación previamente establecida, una cadena de suministro más circular ayudaría a mitigar parte de la contaminación en el punto de extracción. Esto significa reciclar y reutilizar los REE que ya están en uso o que están llegando al final de su ciclo de vida. [ 194 ] Un estudio publicado en 2014 sugiere un método para reciclar REE de baterías de níquel-metal hidruro usadas , demostrando una tasa de recuperación del 95,16 %. [ 226 ]

Los elementos de tierras raras también podrían recuperarse de los residuos industriales con un potencial práctico para reducir los impactos ambientales y de salud de la minería, la generación de residuos y las importaciones si se amplían los procesos conocidos y experimentales. [ 227 ] [ 228 ] Se ha desarrollado un sistema verde para la recuperación de REE de cenizas volantes de carbón utilizando citrato y oxalato con ligandos orgánicos fuertes capaces de precipitar REE. [ 229 ] Un estudio de 2019 sugiere que "el cumplimiento del enfoque de economía circular podría reducir hasta 200 veces el impacto en la categoría de cambio climático y hasta 70 veces el costo debido a la minería de REE". [ 230 ] En 2020, en la mayoría de los estudios informados revisados ​​por una revisión científica , "los residuos secundarios se someten a lixiviación química y/o biológica seguida de procesos de extracción con solventes para la separación limpia de REE". [ 231 ]

Impacto de la contaminación por REE

Los REE se identifican como contaminantes emergentes según la definición de la Agencia de Protección Ambiental : "para los cuales la falta de normas sanitarias publicadas representa una amenaza percibida, potencial o real para la salud humana o el medio ambiente". [ 232 ] En los últimos años, ha habido un marcado aumento en el número de publicaciones sobre la toxicidad de los REE en plantas, animales y humanos, lo que ha contribuido a ampliar la comprensión de los efectos completos de los REE en la salud. [ 6 ] El alcance de sus efectos no se conoce completamente. [ 233 ]

Sobre la vegetación

La extracción de REE ha provocado la contaminación del suelo y el agua alrededor de las zonas de producción, lo que ha afectado a la vegetación de estas zonas al disminuir la producción de clorofila , lo que afecta a la fotosíntesis e inhibe el crecimiento de las plantas. [ 192 ] Sin embargo, el impacto de la contaminación por REE en la vegetación depende de las plantas presentes en el entorno contaminado: no todas las plantas retienen y absorben REE. Además, la capacidad de la vegetación para absorber los REE depende del tipo de REE presente en el suelo, por lo que existen multitud de factores que influyen en este proceso. [ 234 ] Las plantas agrícolas son el principal tipo de vegetación afectada por la contaminación por REE en el medio ambiente, y plantas como las manzanas y las remolachas tienen una mayor probabilidad de absorber y almacenar REE. [ 217 ]

Existe la posibilidad de que las tierras raras se filtren a los ambientes acuáticos y sean absorbidas por la vegetación acuática, la cual puede bioacumularse y potencialmente ingresar a la cadena alimentaria humana si el ganado o los humanos consumen dicha vegetación. Un ejemplo de esta situación fue el caso del jacinto de agua ( Eichhornia crassipes) en China, donde el agua se contaminó debido al uso de un fertilizante enriquecido con tierras raras en una zona agrícola cercana. El ambiente acuático se contaminó con cerio , lo que provocó que el jacinto de agua presentara una concentración de cerio tres veces mayor que la del agua circundante. [ 234 ]

Sobre la salud humana

Las propiedades químicas de las REE son tan similares que se espera que muestren una toxicidad similar en humanos. Los estudios de mortalidad muestran que las REE no son altamente tóxicas. [ 235 ] En casos de exposición ocupacional, se ha demostrado que la inhalación prolongada (18 meses) de polvo con altos niveles (60%) de REE causa neumoconiosis , pero se desconoce el mecanismo. [ 235 ] El uso de REE como el gandio en aplicaciones médicas se ha relacionado con problemas en el desarrollo infantil, la salud reproductiva y la salud renal. [ 236 ]

El aumento de la aplicación de REE en nuevas tecnologías ha incrementado la necesidad de comprender sus niveles seguros de exposición para los seres humanos. [ 237 ] Un efecto secundario de la minería de REE puede ser la exposición al torio radiactivo nocivo , como se ha demostrado en una gran mina en Batou (Mongolia). [ 238 ] El proceso de minería y fundición de tierras raras puede liberar fluoruro en el aire, que se asociará con partículas suspendidas totales (PST) para formar aerosoles que pueden ingresar al sistema respiratorio humano. Investigaciones de Baotou, China, muestran que la concentración de fluoruro en el aire cerca de las minas de REE es superior al valor límite de la OMS, pero se desconocen los efectos en la salud de esta exposición. [ 239 ]

El análisis de personas que viven cerca de minas en China mostró niveles de REE en sangre, orina, huesos y cabello muchas veces superiores a los de los controles alejados de las zonas mineras, lo que sugiere una posible bioacumulación de REE. La elevada presencia de REE se relacionó con las altas concentraciones en las verduras que cultivaban las personas, el suelo y el agua de los pozos causadas por la mina cercana. Sin embargo, los niveles encontrados no fueron lo suficientemente altos como para causar efectos en la salud. [ 240 ] [ 241 ] Los estudios indican un peligro potencial para la salud humana y animal cuando los niveles de REE superan los niveles de fondo aceptados en el medio ambiente. Las áreas afectadas pueden incluir el cerebro, los órganos reproductores y la expresión genética, entre otros. [ 6 ]

Sobre la salud animal

Experimentos que expusieron ratas a diversos compuestos de cerio han encontrado acumulación principalmente en los pulmones y el hígado. Esto resultó en varios resultados negativos para la salud asociados con esos órganos. [ 242 ] Se ha demostrado que los humos de latano, cerio y neodimio son citotóxicos , causando daño al ADN en ratas. [ 243 ] Se han añadido REE al alimento del ganado para aumentar su masa corporal y aumentar la producción de leche [ 242 ] con mejores resultados que los mejoradores inorgánicos de alimento para ganado. [ 244 ] También se descubrió que los REE aumentan el uso de nutrientes del sistema digestivo de los cerdos. [ 242 ] Los estudios apuntan a una respuesta de dosis al considerar la toxicidad frente a los efectos positivos. Si bien pequeñas dosis del medio ambiente o con una administración adecuada parecen no tener efectos nocivos, se ha demostrado que dosis mayores tienen efectos negativos específicamente en los órganos donde se acumulan. [ 242 ]

Estudios realizados sobre la acumulación de REE en animales marinos han encontrado efectos negativos en el ADN y los procesos reproductivos en el pez cebra y los erizos de mar. [ 243 ] Se ha observado biomagnificación en focas. La contaminación por REE proveniente de los desechos de resonancia magnética en aguas costeras ha impulsado la necesidad de realizar más investigaciones sobre sus efectos en los ecosistemas marinos. [ 8 ]

El proceso de extracción de tierras raras en China ha provocado la contaminación del suelo y el agua en ciertas zonas, las cuales, al ser transportadas a cuerpos de agua, podrían bioacumularse en la biota acuática. En algunos casos, se han diagnosticado problemas orgánicos o sistémicos en animales que viven en zonas contaminadas con tierras raras. [ 192 ] Las tierras raras se han utilizado en la acuicultura de agua dulce porque se ha comprobado que reducen el riesgo de enfermedades. [ 242 ]

Remediación tras la contaminación

Tras la contaminación radiactiva de Bukit Merah en 1982 , la mina en Malasia ha sido el foco de una limpieza de 100 millones de dólares estadounidenses que se está llevando a cabo en 2011. Después de haber completado el enterramiento en la cima de la colina de 11.000 camiones cargados de material contaminado radiactivamente, se espera que el proyecto incluya en el verano de 2011 la remoción de "más de 80.000 barriles de acero de desechos radiactivos al depósito en la cima de la colina". [ 144 ]

En mayo de 2011, tras el desastre nuclear de Fukushima , se produjeron protestas generalizadas en Kuantan contra la refinería Lynas y sus residuos radiactivos. El mineral que se iba a procesar tenía niveles muy bajos de torio, y el fundador y director ejecutivo de Lynas, Nicholas Curtis, afirmó: «No existe absolutamente ningún riesgo para la salud pública». T. Jayabalan, un médico que afirma haber estado supervisando y tratando a pacientes afectados por la planta de Mitsubishi, «desconfía de las garantías de Lynas. El argumento de que los bajos niveles de torio en el mineral lo hacen más seguro no tiene sentido, dice, porque la exposición a la radiación es acumulativa». [ 245 ] La construcción de la instalación se ha paralizado hasta que finalice la investigación de un panel independiente del OIEA de las Naciones Unidas , prevista para finales de junio de 2011. [ 246 ] El gobierno malasio anunció nuevas restricciones a finales de junio. [ 145 ]

Se completó una investigación del panel del OIEA y no se ha detenido la construcción. Lynas se mantiene dentro del presupuesto y el cronograma previsto para comenzar la producción en 2011. El OIEA concluyó en un informe publicado en junio de 2011 que no encontró ningún caso de "ningún incumplimiento de las normas internacionales de seguridad radiológica" en el proyecto. [ 247 ]

Si se siguen las normas de seguridad adecuadas, la extracción de tierras raras tiene un impacto relativamente bajo. Molycorp (antes de declararse en bancarrota) a menudo excedía las regulaciones ambientales para mejorar su imagen pública. [ 248 ] En Groenlandia, existe una importante controversia sobre si se debe iniciar una nueva mina de tierras raras en Kvanefjeld debido a preocupaciones ambientales. [ 249 ]

La trama del ahora clásico thriller internacional de crimen de Eric Ambler de 1967, Dirty Story , también conocido como This Gun for Hire , que no debe confundirse con la película de 1942 This Gun for Hire , presenta una lucha entre dos cárteles mineros rivales por el control de un terreno en un país africano ficticio, que contiene ricos depósitos de mineral de tierras raras explotables. [ 250 ]

Véase también

Notas a pie de página

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  • Elemento de tierras raras en la Encyclopædia Britannica