Los desechos que quedan del combustible fósil gastado pueden contener un tesoro de elementos de tierras raras por valor de miles de millones de dólares.
En un artículo de 2024, los geólogos calcularon que las cenizas residuales del carbón quemado en centrales eléctricas de combustibles fósiles pueden contener elementos de tierras raras por valor de hasta 165 mil millones de dólares, y hasta 97 mil millones de dólares podrían ser extraíbles.
Trabajar para recuperar estos elementos, dice un equipo dirigido por geocientíficos de la Universidad de Texas en Austin, podría proporcionar a Estados Unidos una fuente local de estos elementos críticos sin el arduo trabajo de la minería o la dependencia de las importaciones, que actualmente suministran la mayoría de los materiales de tierras raras del país.
“Esto realmente ejemplifica el mantra ‘de la basura al tesoro'”, dice la geóloga Bridget Scanlon de la Escuela Jackson de Geociencias. “Básicamente estamos tratando de cerrar el ciclo y utilizar residuos y recuperar recursos en los residuos, al mismo tiempo que reducimos el impacto ambiental”.
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Los elementos de tierras raras, o REE, son un grupo de 17 elementos que consta de los 15 lantánidos de la tabla periódica, además del itrio y el escandio. Estos elementos están clasificados como “minerales críticos” en Estados Unidos y son cruciales para cientos de industrias y tecnologías, incluidas baterías, turbinas eólicas, automóviles eléctricos y teléfonos inteligentes.
Estados Unidos no tiene muchas reservas propias de REE. En cambio, depende casi por completo de las importaciones, y la mayoría (alrededor del 70 por ciento) proviene de China.
Sin embargo, investigaciones recientes sugieren que puede haber un depósito sin explotar de REE oculto a plena vista: los 52 mil millones de toneladas de desechos de cenizas de carbón producidas por las centrales eléctricas estadounidenses desde la década de 1950.
Así es como funciona. El carbón (materia vegetal antigua y fosilizada) no es puro, pero absorbe trazas de otros materiales a medida que se forma y endurece a lo largo de eones. Esas trazas son tan pequeñas que no vale la pena el esfuerzo de extracción; ciertamente no excederían el valor del carbón como recurso combustible fósil.
Pero cuando se quema carbón sucede algo interesante. Las partes combustibles del carbón, como el carbono, el hidrógeno y el azufre, se queman en forma de gases, dejando atrás las partes no combustibles. Eso incluye minerales arcillosos, cuarzo y REE.
Debido a que la mayor parte de la masa del carbón desaparece en forma de humo, la concentración de REE en las cenizas vítreas que quedan es de 4 a 10 veces mayor que en el carbón sin quemar.
Para ser claros, estas concentraciones son mucho más bajas que las de los minerales comerciales. Sin embargo, refinar cenizas de carbón no requiere una extracción más extractiva (utiliza lo que ya ha sido desenterrado), por lo que sería un esfuerzo que valdría la pena.
Codirigido por Scanlon y el geólogo Robert Reedy, el equipo recopiló décadas de datos sobre la composición de las cenizas, la eficiencia de la extracción y las ubicaciones de almacenamiento de desechos en todo Estados Unidos. Estiman que entre 1985 y 2021 podrían encontrarse 11 millones de toneladas de REE en depósitos de cenizas de carbón accesibles, casi ocho veces la cantidad de las reservas actuales de Estados Unidos.
El valor teórico total de los 15 REE lantánidos en todas las cenizas de carbón de Estados Unidos es de aproximadamente 56 mil millones de dólares. Dependiendo del sitio, entre el 30 y el 70 por ciento de esas cenizas de carbón son accesibles, lo que reduce el valor total de las cenizas accesibles a 14 mil millones de dólares.
Los investigadores determinaron que los lantánidos que es posible extraer de esas cenizas de carbón accesibles tienen un valor de hasta 8.400 millones de dólares.
Sin embargo, añadiendo itrio y escandio a la mezcla se disparan estas cifras hasta un valor total de 165 mil millones de dólares, de los cuales 97 mil millones de dólares son recuperables, según el periódico.
Esto es en gran medida teórico; Los métodos de extracción aún están bajo investigación. Pero es un tesoro escondido lo suficientemente valioso como para que los científicos y el gobierno de Estados Unidos estén tomando en serio sus posibilidades.
“Además de mejorar la seguridad energética en EE. UU. mediante el desarrollo de recursos de REE, el valor económico de producir estos REE podría ayudar a compensar los costos de remediación de estanques o vertederos de cenizas sin revestimiento en áreas ambientalmente vulnerables”, concluyen los investigadores.
“El potencial para el desarrollo de recursos REE a partir de cenizas de carbón debe evaluarse globalmente en los países donde hay cenizas de carbón disponibles”.
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Hay muchos otros medios para obtener potencialmente tierras raras, pero muchos de ellos también pueden plantear dificultades de extracción.
En los últimos años, los científicos han sugerido que los volcanes podrían ser una fuente fértil de valiosos minerales.
“Los volcanes extintos ricos en hierro a menudo se extraen para extraer mineral de hierro”, explicó el geólogo Michael Anenburg de la Universidad Nacional de Australia en The Conversation.
“Nuestros resultados indican que las minas existentes en esos lugares pueden potencialmente modificarse para producir también tierras raras”.
Otra fuente es la vida vegetal. En una investigación publicada apenas este mes, los científicos descubrieron un helecho con un increíble superpoder escondido en sus tejidos: la capacidad de recolectar y almacenar elementos de tierras raras de suelos metálicos, extrayendo naturalmente los recursos del suelo.
“Los elementos de tierras raras son metales críticos para la energía limpia y las aplicaciones de alta tecnología, pero su suministro enfrenta desafíos ambientales y geopolíticos”, explicaron en su artículo el geocientífico Liuqing He y sus colegas de la Academia China de Ciencias.
“La fitominería, una estrategia ecológica que utiliza plantas hiperacumuladoras para extraer metales del suelo, ofrece potencial para el suministro sostenible de REE, pero aún está poco explorada”.
Mientras los científicos exploran las oportunidades, no hay duda de que mucho depende de cómo el mundo elegirá extraer estos valiosos elementos.
La investigación sobre las cenizas de carbón se publicó en noviembre de 2024 en el International Journal of Coal Science & Technology.