Un misterioso metal cósmico puede resolver la crisis de las tierras raras

Los metales de tierras raras ocuparán un lugar central en la “revolución verde”, ya que proporcionan imanes de alto rendimiento utilizados en infraestructuras renovables como turbinas eólicas, electrodomésticos de alta tecnología y automóviles eléctricos. Sin embargo, conseguir estos materiales tan buscados no siempre es fácil. Afortunadamente, podría haber una solución en forma de un metal misterioso que normalmente se cocina en el espacio.

A pesar de su nombre, los metales de tierras raras no son exactamente raros, pero se encuentran dispersos por la corteza terrestre en concentraciones relativamente bajas. Por lo tanto, la minería puede ser complicada y entrañar sus propios riesgos ambientales.

Tal como están las cosas, China domina el mercado, representando alrededor del 81 por ciento de las tierras raras obtenidas en todo el mundo en 2017. Ya han sopesado una posible prohibición de las exportaciones de metales de tierras raras en respuesta a las tensiones geopolíticas con los EE. UU., lo que significa el futuro de su suministro. a algunas regiones es incierto.

Estados Unidos y otras partes del mundo buscan competir. Por ejemplo, California tiene la mina Mountain Pass, la única instalación de extracción y procesamiento de tierras raras en Estados Unidos. Sin embargo, existe un creciente interés en opciones alternativas.

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“Existen depósitos de tierras raras en otros lugares, pero las operaciones mineras son muy disruptivas: hay que extraer una gran cantidad de material para obtener un pequeño volumen de tierras raras. Entre los impactos ambientales y la gran dependencia de China, ha habido una búsqueda urgente de materiales alternativos que no requieran tierras raras”, dijo la profesora Lindsay Greer, del Departamento de Ciencia de Materiales y Metalurgia de la Universidad de Cambridge, en un comunicado de octubre de 2022.

En 2022, la profesora Greer y su equipo tropezaron con una posible respuesta: la tetrataenita, una aleación de hierro y níquel que contiene muchas de las propiedades magnéticas que se encuentran en los metales de tierras raras.

Hasta hace poco, existía un gran obstáculo en la utilización de este mineral cósmico. La tetraenita se encuentra en meteoritos que han caído del espacio. Sus propiedades se deben a una estructura atómica que se forma a lo largo de millones de años a medida que un meteorito se enfría lentamente; no es exactamente el mineral rápido y fácil que podría salvar el día.

En la década de 1960, los científicos lograron crear tetrataenita artificial mediante la explosión de aleaciones de hierro y níquel con neutrones, pero esta técnica es compleja y costosa, no adecuada para la producción en masa.

Luego, en 2022, se produjo un gran avance. Los científicos de la Universidad de Cambridge, dirigidos por el profesor Greer, encontraron una forma notablemente sencilla de producir tetrataenita en masa.

Estaban trabajando con aleaciones de hierro y níquel y descubrieron que el fósforo, un elemento que también se encuentra en los meteoritos, ayuda a que los átomos de hierro y níquel se muevan más rápido. Esto permite que los átomos se formen en esta compleja pila ordenada sin esperar millones de años. Según su estudio, la combinación correcta de hierro, níquel y fósforo incrementó la formación de tetrataenita entre 11 y 15 órdenes de magnitud.

"Lo sorprendente fue que no fue necesario ningún tratamiento especial: simplemente fundimos la aleación, la vertimos en un molde y obtuvimos tetrataenita", dijo Greer. “La opinión anterior en el campo era que no se podía obtener tetrataenita a menos que se hiciera algo extremo, porque de lo contrario, habría que esperar millones de años para que se formara. Este resultado representa un cambio total en la forma en que pensamos sobre este material”.

Todavía hay dudas sobre si este proceso podría usarse para producir tetrataenita con las mismas cualidades magnéticas necesarias para el desarrollo de infraestructura renovable. Sin embargo, este descubrimiento casual sugiere que las soluciones a menudo pueden surgir de la nada.

[H/T: Mecánicas populares]