Por: Yuanzhi Tang y Scott McWhorter
Cada vez que usas tu teléfono, abres tu computadora o escuchas tu música favorita en AirPods, estás consumiendo minerales críticos. Estos materiales son los diminutos componentes básicos que impulsan la vida moderna. Desde el litio, el cobalto, el níquel y el grafito en las baterías hasta el galio en los sistemas de telecomunicaciones que permiten la conectividad constante, los minerales críticos actúan como las vitaminas esenciales de la tecnología moderna: pequeños en volumen, pero vitales para su funcionamiento.
Sin embargo, Estados Unidos depende en gran medida de las importaciones para la mayoría de los materiales críticos. En 2024, Estados Unidos importó el 80% de las tierras raras que utilizaba, el 100% del galio y el grafito natural, y entre el 48% y el76 % del litio, el níquel y el cobalto, por nombrar sólo algunos.
La creciente demanda mundial, la alta dependencia de las importaciones y las crecientes tensiones geopolíticas han hecho que el suministro crítico de minerales sea una preocupación cada vez mayor en materia de seguridad nacional y uno de los desafíos más urgentes de la cadena de suministro de nuestro tiempo.
Esto plantea una pregunta: ¿podría Estados Unidos extraer y procesar minerales más críticos en su país?
Como geoquímico que dirige el Centro de Soluciones Minerales Críticas de Georgia Tech e ingeniero centrado en la innovación energética, hemos estado explorando las opciones y barreras para la producción de minerales críticos en Estados Unidos.
¿Qué impide que se produzcan minerales críticos a nivel nacional?
Echemos un vistazo a los elementos de tierras raras. Estos elementos son esenciales para la tecnología moderna, los vehículos eléctricos, los sistemas energéticos y las aplicaciones militares. Por ejemplo, el neodimio es fundamental para la fabricación de los potentes imanes utilizados en discos duros de ordenador, láseres y turbinas eólicas. El gadolinio es vital para las máquinas de resonancia magnética, mientras que el samario y el cerio desempeñan un papel clave en reactores nucleares y sistemas energéticos como la energía solar y eólica.
A pesar de su nombre, las tierras raras no son en realidad raras. Sus concentraciones en la corteza terrestre son comparables a las de metales de extracción más común, como el zinc y el cobre.
Sin embargo, los elementos de tierras raras no suelen presentarse en formas minerales de fácil acceso y económicamente viables ni en yacimientos de alta ley. Por lo tanto, identificar recursos con una concentración y un volumen suficientemente altos es crucial para permitir su producción económica.
En la actualidad, Estados Unidos sólo cuenta con dos lugares de extracción nacional de tierras raras: Georgia y California.
En el sudeste de Georgia, se producen tierras raras como subproducto de la extracción de arena mineral pesada, pero los concentrados de tierras raras producidos se envían fuera del estado y luego al exterior para refinarlos en los materiales que se usan en tecnologías de energía renovable e imanes permanentes. El otro lugar se encuentra en Mountain Pass, California, donde la minería de roca dura extrae un mineral de carbonato de tierras raras llamado bastnasita. Una vez más, gran parte del material se envía al extranjero para su refinación. Como resultado, toda la cadena de suministro, desde la minería hasta el uso final en productos, se extiende a través de los continentes.
Satisfacer la demanda estadounidense de tierras raras y otros minerales críticos provenientes de operaciones en Estados Unidos requerirá más que simplemente abrir nuevas minas. Requerirá desarrollar y ampliar nuevas tecnologías, así como construir plantas de procesamiento. Históricamente, el procesamiento se ha realizado en gran medida en el extranjero debido a los impactos ambientales, la demanda de energía y las restricciones regulatorias.
El camino potencial, pero largo, hacia nuevas minas
La inversión en actividades de exploración de minerales críticos está aumentando rápidamente en todo Estados Unidos. En 2017, el Servicio Geológico de Estados Unidos lanzó la Iniciativa de Mapeo de Recursos de la Tierra, conocida como Earth MRI, para identificar fuentes potenciales de minerales críticos dentro del país.
Algunas áreas que parecen prometedoras para la presencia de tierras raras presentan una intensa meteorización química, en la que las rocas que contienen tierras raras se descomponen al reaccionar con el agua y el aire. Se están realizando exploraciones en varios de estos sitios, incluyendo lugares en Wyoming y Montan.
Sin embargo, identificar un recurso no es lo mismo que producirlo. La minería tradicional puede tardar una o dos décadas desde la exploración hasta la producción, y hasta 29 años en Estados Unidos, el segundo plazo más largo del mundo. Si bien este plazo podría cambiar con la actual administració , las empresas aún podrían enfrentar importantes incertidumbres relacionadas con la obtención de permisos, el desarrollo de infraestructura y, en algunos lugares, la oposición de la comunidad. La gestión de los impactos ambientales, como la contaminación del aire y el agua, y el alto consumo de agua y energía, puede incrementar aún más los costos y extender los plazos de los proyectos. Dado que los proyectos de exploración mencionados anteriormente todavía están en una etapa inicial, Estados Unidos necesita esfuerzos paralelos adicionales que puedan llevar recursos al mercado a un ritmo acelerado.
Minando los materiales que ya hemos extraído
Una de las maneras más rápidas de aumentar la producción estadounidense de tierras raras tal vez no requiera cavar nuevos agujeros en el suelo, sino más bien volver a los antiguos. La región de la costa atlántica destaca en el mapa de Earth MRI como una zona particularmente prometedora. Lo mejor es que esta región ya cuenta con extensas actividades mineras y una infraestructura consolidada, lo que permite una comercialización mucho más rápida.
Georgia cuenta con yacimientos de arena mineral ricos en titanio, circonio y tierras raras. El titanio y el circonio, ambos utilizados en aplicaciones aeroespaciales, energéticas y médicas, ya se extraen en Florida y Georgia. En el sureste de Georgia, las tierras raras presentes en estas arenas minerales pesadas ya se están recuperando como concentrados.
El caolín, una arcilla blanca utilizada en papel, pintura y porcelana, se extrae en Georgia desde hace más de un siglo y también puede contener tierras raras. Georgia genera más de 8 millones de toneladas de caolín al año, lo que la convierte en el principal productor y exportador de Estados Unidos. Esto también conlleva millones de toneladas de residuos de minería y procesamiento, o lo que se conoce como relaves. Estudios de investigación recientes sugieren que existe un potencial significativo para extraer elementos de tierras raras en los relaves.
Los relaves ya están extraídos y se encuentran en la superficie. No es necesario perforar ni volar. Esto implica contar con infraestructura existente, plazos más rápidos y costos más bajos que las nuevas operaciones mineras.
Innovaciones tecnológicas, como la biolixiviación, la extracción y separación con ligandos y la separación electroquímica, hacen posible la explotación de estos residuos antiguos. Se podrían construir nuevas instalaciones de procesamiento cerca de explotaciones de caolín o arenas minerales pesadas, o de antiguas minas, lo que permitiría comercializar los materiales en pocos años, en lugar de décadas.
El futuro de la minería de residuos
Este enfoque es parte de una estrategia más amplia conocida como “minería de residuos”, “minería urbana” o “minería del ciclo antropogénico”.
Implica la recuperación de minerales críticos de flujos de residuos existentes, como relaves mineros, cenizas de carbón y subproductos industriales. También forma parte de la construcción de una economía circular, donde los materiales se reutilizan y reciclan en lugar de desecharse.
Estados Unidos tiene el potencial de impulsar nuevas cadenas de suministro nacionales de materiales esenciales para la seguridad nacional y la tecnología. La extracción y el reciclaje de residuos son elementos cruciales para garantizar la sostenibilidad a largo plazo de estas cadenas de suministro.
Este artículo es una traducción de otro publicado en The Conversation. Puedes leer el texto original haciendo clic aquí.