Un equipo de investigadores del Trinity College de Dublín ha creado rocas sintéticas para comprender mejor cómo se forman los elementos de tierras raras (REE) y probar su respuesta a distintas condiciones ambientales.
En un artículo que acaba de publicarse en la revista Global Challenges, los científicos señalan que sus hallazgos permiten conocer más a fondo la formación de carbonatos portadores de REE, en particular el mineral bastnasita, que es la principal fuente de REE para la industria. Este conocimiento puede utilizarse para mejorar los métodos de separación, exploración y explotación de REE, así como para producir minerales de carbonato con estructuras adaptadas. Sus descubrimientos tienen, por tanto, implicaciones para el reciclaje de REE a partir de los residuos electrónicos, el diseño de materiales con propiedades funcionales avanzadas, e incluso para la obtención de nuevos depósitos de elementos de tierras raras ocultos en todo el mundo.
En un comunicado de prensa, el Dr. Juan Diego Rodríguez-Blanco, catedrático de Nanomineralogía del Trinigy College e investigador principal del trabajo, afirma: «Esta investigación es de gran importancia, ya que, a medida que crece la población mundial y la lucha contra las emisiones de carbono aumenta a raíz del cambio climático, la demanda de REE se incrementa. Aumentando nuestra comprensión de la formación de los REE, esperamos allanar el camino hacia un futuro más sostenible».
Según el científico, «la génesis de los depósitos de elementos de tierras raras es uno de los problemas más complejos de las ciencias de la Tierra, pero nuestro enfoque está arrojando nueva luz sobre los mecanismos por los que se forman las rocas que contienen REE. Este conocimiento es fundamental para la transición energética, ya que los REE son materiales de fabricación clave en la economía de las energías renovables».
El objetivo de su estudio es comprender mejor los complejos procesos de formación de depósitos de REE-carbonato, ya que una de las principales fuentes de REE son las carbonatitas (el yacimiento de Bayan Obo en China es el más importante). Pero, en lugar de estudiar muestras naturales, sintetizaron sus propios minerales y rocas de carbonato de tierras raras (similares a la bastnasita). A continuación, imitaron las reacciones naturales para aprender cómo se forman las mineralizaciones de REE.
Esta metodología les permitió conocer en profundidad el proceso de cristalización de los carbonatos de tierras raras en condiciones de baja hidrotermia y metasomáticas, lo que se tradujo en información fundamental sobre el papel individual de las REEs y las variables que intervienen en las reacciones de mineralización.
Su estudio revela que los fluidos que contienen REE sustituyen a los carbonatos, y esto ocurre mediante complejas reacciones que se producen incluso a temperatura ambiente. Este conocimiento permite comprender mejor las reacciones minerales básicas que también intervienen en los procesos industriales de separación, lo que ayudará a mejorar los métodos de extracción y a separar los REE de los fluidos.
Por lo tanto, los resultados de este estudio proporcionan un conocimiento primario sobre los procesos de formación de REE-carbonatos y la cinética de cristalización, destacando especialmente la influencia de las REE individuales y los carbonatos anfitriones, como la aragonita y la dolomita en comparación con la calcita. Así, sus resultados tienen una amplia aplicación, ya que la información puede utilizarse para diseñar y desarrollar materiales innovadores y para mejorar los métodos de separación, exploración, explotación y reciclaje de REE.
Esto también les permite evaluar cómo los cambios en los principales factores ambientales favorecen su formación. Estos conocimientos, a su vez, pueden ayudar a comprender el origen de las mineralizaciones en recursos de carbonatita sin explotar, que no sólo se encuentran en China -proveedora del 60% de las necesidades mundiales de REE- sino también en otras zonas del mundo, como Brasil, Australia, Estados Unidos, India, Vietnam, Sudáfrica y Groenlandia.