Un puñado de elementos que están cambiando el mundo

Nuestro compañero Manu Barandiarán comienza su exposición comparando la visión aristotélica de la materia, que la creía compuesta por los cuatro elementos básicos —tierra, fuego, aire y agua—, con los más de 90 elementos naturales que forman la tabla periódica.

De entre estos materiales, algunos han condicionado de tal forma la evolución humana que hemos llegado a dar nombre a las épocas históricas en función de ellos: así hemos pasado de la edad de piedra a la del cobre o el hierro para, ya con la revolución industrial, pasar al carbón y al petróleo y, posteriormente, en la era atómica, al uranio, para desembocar finalmente en la era del silicio, base de la microelectrónica.

De todos estos materiales hay, por lo general, una gran abundancia en la corteza terrestre, pero esta disponibilidad no es la misma para todos los elementos. La abundancia varía enormemente: algunos son muy comunes, mientras que otros aparecen solo en cantidades ínfimas. Los márgenes son, pues, muy amplios.

Pues bien, lo que convierte a un material en crítico no es solo su utilidad, es decir, que nos sirva para algo, sino también el riesgo de suministro. Es decir, que su acceso pueda verse limitado bien por su escasez o por razones geoestratégicas.

Cuando el desarrollo de la humanidad se ha apoyado en el hierro, el carbón o el petróleo lo hacía en materias relativamente abundantes. Sin embargo, con el cambio tan enorme que ha supuesto la revolución digital en el paso del siglo XX al XXI, los materiales necesarios para sostenerla han cambiado radicalmente, como también han cambiado los necesarios para lograr una transformación energética que permita reducir el impacto de los combustibles fósiles.

La comparación entre una bombilla tradicional y otra de LED, que persigue un ahorro energético, es ilustrativa: mientras la bombilla tradicional utiliza vidrio, aluminio y wolframio, la de LED incorpora indio, galio, arsénico y tierras raras. El cambio es completo.

En la exposición de nuestro compañero aparecen dos conceptos relacionados pero diferentes que conviene distinguir: los materiales críticos y las tierras raras. Aunque a veces coincidan, la “materia critica” es un concepto económico y geoestratégico, mientras que la “tierra rara” es una clasificación química.

La condición de “material crítico” la establecen los gobiernos y suele referirse a minerales no combustibles que son importantes para la economía o la seguridad y cuyo suministro es vulnerable. Esa vulnerabilidad puede deberse tanto a su escasez como a la concentración de su producción en determinados países o a la complejidad de su extracción. En definitiva, es la economía y, muy especialmente, la geoestrategia la que define una materia como critica.

De ahí́ que la lista de materiales críticos sea cambiante. Depende de quien la elabore —las necesidades de la Unión Europea no son las mismas que las de India o Estados Unidos— y también del momento. En pocos años pueden observarse variaciones significativas, como ponen de manifiesto las listas que publica periódicamente la Unión Europea.

Las necesidades de estos materiales, escasos o difíciles de obtener, son amplias. Basta observar que un teléfono móvil contiene más de treinta de ellos, desde el litio hasta el coltán, para comprender hasta qué punto son realmente críticos.

En Occidente se ha producido en las últimas décadas un cierto abandono de su extracción, en parte por su menor disponibilidad en nuestros territorios, pero también por el impacto ambiental y los costes asociados a su explotación. China ha ocupado ese espacio, apoyándose tanto en sus recursos como en su capacidad de procesado y en unos costes más reducidos. El resultado no es un monopolio absoluto, pero sí una posición claramente dominante en la cadena de suministro de muchos de estos materiales.

Esta asimetría ha generado preocupación en Occidente, que ha comenzado a identificar y clasificar estos materiales y a desarrollar estrategias propias. En el caso de la Unión Europea, este proceso se ha intensificado en los últimos años, con programas orientados a aprovechar sus propios recursos, aunque sean limitados.

El uso de estos materiales es muy variado. Algunos, como el coltán, resultan esenciales para la fabricación de componentes electrónicos muy pequeños, como los condensadores. Otros, como el litio, son básicos para las baterías que alimentan los vehículos eléctricos. Para hacernos una idea, un coche eléctrico puede necesitar en torno a 10 kg de litio en su batería.

Sus aplicaciones no dejan de crecer. Incluso en el campo de la energía de fusión, el litio puede utilizarse para generar tritio, un isótopo necesario para este tipo de reacciones.

La importancia de asegurar el acceso a estos materiales ha llevado a la Unión Europea a impulsar en fechas recientes programas estratégicos. Una parte relevante de los recursos conocidos en Europa se concentra en el sudoeste de la península ibérica, lo que anticipa tensiones entre la necesidad estratégica y las reticencias locales derivadas del impacto ambiental de su explotación.

Al mismo tiempo, en otras regiones del mundo, la abundancia de algunos de estos recursos ha estado vinculada a conflictos graves, como en el caso del Congo.

El otro gran ámbito abordado en la ponencia es el de las tierras raras.

Como se ha dicho, se trata de una clasificación química que engloba 17 elementos de la tabla periódica —los lantánidos, junto con el escandio y el itrio— con propiedades magnéticas y conductoras muy singulares. No son tanto raros como escasos y suelen encontrarse en la naturaleza en forma de óxidos.

Muchas de estas tierras raras son también materiales críticos y, nuevamente, China ocupa una posición dominante en su producción y procesado, hasta el punto de poder influir en sus precios.

Su principal aplicación es la fabricación de imanes de altas prestaciones, cuya capacidad ha ido aumentando de forma notable. Estos imanes permiten reducir peso y aumentar eficiencia, lo que los hace fundamentales en sectores como el del vehículo eléctrico o la energía eólica.

Para hacernos una idea de su importancia, basta pensar en su uso masivo en los coches eléctricos, sin contar otras muchas aplicaciones. El mercado asociado a estos imanes alcanza hoy cifras muy elevadas, del orden de decenas de miles de millones de dólares.

En definitiva, el control de estos materiales no solo define la tecnología del futuro, sino también el equilibrio de poder global.

Manu Barandiarán se doctoró en física en la Universidad Complutense, es especialista en magnetismo y materiales magnéticos y ha dirigido el Departamento de Electricidad y Electrónica de la UPV/EHU: Científico visitante en una docena de Universidades de todo el mundo, es autor de más de 500 artículos que han superado el umbral de las 12.000 citas.