Terra rara

De Viquipèdia
(S'ha redirigit des de: Terres rares)
Salta a la navegació Salta a la cerca
Oxids de terres rares
Mineral de terres rares

Les terres rares són un grup de metalls amb propietats properes, incloent l'escandi, l'itri i quinze lantànids.[1] Formen part de les primeres matèries estratègiques en l'economia mundial.

És van descobrir al final del segle xix però el seu ús industrial fora dels labortoris data de ben entrada la segona meitat del segle xx quan es van mostrar indispensables (tot i que sigui en quantitats minúscules) principalment en tres àmbits: l'electrònica de consum; la indústria armamentística, en especial els sistemes de comunicació adherits a míssils i a drones, i el sector de l'energia neta, ja que formen part dels imants que s'utilitzen en els motors dels cotxes híbrids o en les turbines de vent.[2]

Alguns d'aquests metalls són, al contrari del que suggereix el seu nom, força abundants a l'escorça terrestre però no es troben en grans acumulacions sinó que estan dispersos i combinats amb altres elements:[3] a la mina xinesa més rica, cal extraure 1000 quilos de mineral brut del qual surten 60 quilos de metalls rars.[4]

L'abundància del ceri és, per exemple, d'aproximadament 48 ppm[5] mentre que la de tuli i luteci és de només 0,5 ppm. En la seva forma elemental, les terres rares tenen un aspecte metàl·lic i són bastant tendres, mal·leables i dúctils. Aquests elements són químicament molt reactius, especialment a altes temperatures o quan es divideixen de forma fina.

Les propietats electromagnètiques provenen de la seva configuració electrònica amb ompliment progressiu del substrat 4f, a l'origen del fenomen anomenat contracció dels lantànids.

No va ser fins al Projecte Manhattan als anys quaranta del segle xx que s'els va poder purificar a nivell industrial, i als anys setanta que un d'ells, itri, va trobar una aplicació massiva en la fabricació de fosfors dels tubs de raigs catòdics utilitzats en la televisió en color.

Llista, etimologia i usos de terres rares[modifica]

La taula següent mostra el nombre atòmic, el símbol, el nom, l'etimologia i els usos de les 17 terres rares. El nom d'una terra rara deriva segons el cas:

  • del nom del lloc del descobriment (Ytterby, Escandinàvia);
  • del nom d'un descobridor (Gadolin, Samarski);
  • de la mitologia (Ceres, Prometeu, Thule);
  • de les circumstàncies del descobriment (p.e. La, Pr, Nd, Dy).
Z símbol nom etimologia Utilitza,[6][7][8][9]
21 Sc escandi del llatí Escandia ( Escandinàvia ). Aliatges lleugers d'alumini-escandi: aeronàutica militar; additiu (ScI 2 ) en làmpades d'halurs metàl·lics; 46 Sc: traçador radioactiu a les refineries.
39 Y itri del poble d'Ytterby, Suècia, on es va descobrir el primer mineral de terres rares. làsers: Granate d'itri-alumini dopat de lantànids (YAG) [10] (Nd, Ho, Er, Tm, Yb); vanadat YVO 4 dopat amb l'EU: fòsfors vermells (TV), dopat amb Nd: làser, dopat amb Ce 3+: LED GaN; bombetes fluorescents compactes; òxid mixt de bari, coure i itri (YBCO): superconductors a alta temperatura; zirconi estabilitzat per l'itri (YSZ): ceràmica conductora refractària; granat de ferro i itri (YIG): filtres de microones; bugies; 90 I: tractament del càncer.
57 La lantà del grec λανθάνειν, "ocult". Bateries d'hidrur níquel-metall; vidres d'alt índex de refracció i baixa dispersió; làser (YLaF); vidres fluorats; emmagatzematge d'hidrogen.
58 Ce ceri del planeta nan Ceres, nomenat després de la deessa romana de l'agricultura. Agent químic oxidant; pols de polit per vidre ( CeO
2
); colorant groc de vidres i ceràmica; decoloració de vidre; catalitzadors: recobriments auto-netejables; YAG dopat amb Ce: fòsfor groc i verd per a díodes emissors llum; Mànegues incandescents per enllumenat.
59 Pr praseodimi del grec πράσινος, "verd pàl·lid", i δίδυμος, "bessó". Imants permanents (aliats a Nd); Amplificadors de fibra; colorants de vidres (verd) i ceràmiques (groc); vidres de soldador (aliats amb Nd).
60 Nd neodimi del grec νεο-, "new" i δίδυμος, "twin". Imants permanents (aerogeneradors, petites centrals hidroelèctriques, cotxes híbrids); Làsers YAG; tenyit violeta de vidres i ceràmica; condensadors ceràmics; ulleres de soldar (aliades a Pr).
61 Pm prometi Tità Prometeu, que va provocar foc als mortals. Aplicacions potencials de 147 Pm: pintures lluminoses, bateries nuclears, font d'energia per a sonda espacial.
62 Sm samari de l'enginyer rus miner Vasily Samarsky-Bykhovets. Imants permanents (SmCo 5 ); Làsers de rajos X;[11] catalitzadors; captura de neutrons; mestres; 153 Sm: radioteràpia.
63 Eu europi continent europeu. Llumins de color vermell (Eu 3+) i blau (Eu 2+): làmpades fluorescents compactes, pantalles de raigs X intensificades, TV; làser; criptes: sondes biològiques mitjançant transferència d'energia entre molècules fluorescents; barres de control (reactors nuclears).
64 Gd gadolini Johan Gadolin, descobridor de l'iitri el 1794. Làsers; captura de neutrons: reactors nuclears; IRM agent de contrast;[12] Fosfors verds; intensificació de pantalles de rajos X; additiu d'acers.
65 Tb terbi del poble d'Ytterby, Suècia. Fosfors verds: làmpades fluorescents compactes, pantalles de raigs X intensificades, TV; làser; criptes (vegeu Eu); Terfenol-D ( Tb 0,3 Dy 0,7 Fe 1,9 ): magnetostricció, transductors.
66 Di disprosi del grec δυσπρόσιτος, "difícil d'obtenir". Imants permanents; làmpades d'halurs metàl·lics; discs durs; làser; Terfenol-D (vegeu Tb).
67 Ho holmi del llatí Holmia (forma llatinitzada d'Estocolm ). Làsers quirúrgics per infrarojos; colorant de vidres de color rosa; calibració estàndard en espectrofotometria; Imants permanents.
68 Er erbi del poble d'Ytterby (Suècia). Làsers per infrarojos (odontologia); Amplificadors de fibra; Tint rosat de vidres i ceràmica.
69 Tm tuli de la terra mitològica del nord, Thule. Fosfors blaus per a pantalles d'intensificació de raigs X; superconductors d'alta temperatura; làsers YAG d'infrarojos; 170 Tm: braquiteràpia, radiografia portàtil.
70 Yb iterbi del poble d'Ytterby (Suècia). Làsers d'infrarojos propers; rellotge atòmic; acer inoxidable; 169 Yb: radiografia portàtil.
71 Lu luteci Lutece (antic nom de París ). Detectors de tomografia per emissió de positrons; Tantalat LuTaO 4 amfitrió de fòsfors per electrons i raigs X.

Els metalls de terres rares no separades, o mischmetalls, tenen usos addicionals:

  • ferroceri de pedres d'encenedor
  • additius d'acers (desoxidació, desulfuració)
  • catalitzadors de craqueig d'hidrocarburs.

Primeres descobertes i denominació[modifica]

L'aventura comença el 1787, quan un mineralogista amateur, el tinent d'artilleria de l'exèrcit suec, Carl Axel Arrhenius, visita les pedreres de feldespat d'Ytterby i descobreix un mineral negre que ell anomena «yterbita»: s'identifica un nou òxid que prendrà el nom d'itri per a l'element corresponent.[13] El 1803, el ceri va ser identificat independentment a Alemanya per Martin Heinrich Klaproth i a Suècia per Jöns Jacob Berzelius i Wilhelm Hisinger.[14]

El seu nom de terres rares prové del fet que van ser descobertes a final del segle xviii i principi del xix en minerals (d'aquí el nom «terra», utilitzat en aquell moment en francès, llengua del comerç internacional, per a òxids resistents al foc). L'explotació comercial es va complicar per que aquests minerals estaven dispersos i a baixa concentració. Només són relativament rars, per comparació al volum d'altres minerals i residus amb els quals són mixts.[3] No obstant això, a causa de les seves propietats geoquímiques, es distribueixen de manera molt desigual a la superfície de la Terra, sovint per sota de concentracions que fan l'extracció econòmicament viable.

Atès que les terres rares tenen propietats químiques molt similars. S'ha de tenir present que la producció no és senzilla, hi és que un mateix mineral pot contenir fins a setze elements diferents i les aplicacions i usos de cada un d'ells és molt diferent.[15] La séparació és un procés costos. A principi del xix, Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran o Georges Urbain van desenvolupar tècniques de separació fraccionària de la cristal·lització.[16] La química de les terres rares és des de la tradició francesa: A nivell d'investigació, Urbain va fundar un laboratori de terres rares als anys 1930 a l'Escola Nacional de Química de París i va ser substituït per dos antics alumnes, Paul Job i Félix Trombe, després un segon laboratori a París. l'Escola de Física i Química Industrial de la Ciutat de París, presa i dirigida per un dels seus estudiants Georges Champetier; A nivell industrial, a La Rochelle hi havia la planta de separació de terres rares més gran del grup Rhodia.[17]

L'empresa química sobre terres rares va ser fundada el 1919 per Georges Urbain amb el suport financer del grup Worms; instal·là una planta de tractament de monazites a Serquigny.[18] Aquesta fàbrica és destruïda per bombardejos durant la Segona Guerra Mundial.[19] El 1948, Rare Earths va establir una instal·lació a La Rochelle que es va convertir en la planta de Rhodia-Rare Earths.[20] L'empresa fabrica nitrats de tori els anys 1910-1950.[21] Com a part de l'operació d'Alsos, els equips de Samuel Goudsmit busquen les instal·lacions de la Rare Earth Society a París on troben documents que certifiquen la transferència de tori a Alemanya.[22]

Estat natural[modifica]

Minerals[modifica]

Dos minerals representen la majoria de les reserves de terres rares del món:

Els minerals següents a vegades en contenen prou com a elements menors o en minerals relacionats

  • apatita Ca
    5
    (PO
    4
    )
    3
    (F,Cl,OH)
     ;
  • la cheralita (Ca,Ce)(Th,Ce)(PO
    4
    )
    2
    ;
  • eudialyte Na
    15
    Ca
    6
    (Fe,Mn)
    3
    Zr
    3
    SiO(O,OH,H
    2
    O)
    3
    (Si
    3
    O
    9
    )
    2
    (Si
    9
    O
    27
    ;
  • loparita (Ce,Na,Ca)(Ti,Nb)O
    3
    ;
  • fosforits 3Ca
    3
    (PO
    4
    )
    2
    ·Ca(OH,F,Cl)
    2
     ;
  • xenotime (Y,Ln)(PO
    4
    )
    ;
  • torita (Th,U)(SiO
    4
    )
    ;
  • argiles de terres rares (adsorció iònica);
  • monazita secundària;
  • alliberaments de solucions d'urani.

Dipòsits i producció[modifica]

Utilitzades durant molt de temps en pedres més lleugeres (obra de Carl Auer von Welsbach sobre un aliatge de terres rares, mischmetall), les terres rares són difícils d'extreure i es va haver d'esperar a que es produïssin en gran quantitat en el projecte Manhattan, segons el químic canadenc Frank Spedding que va desenvolupar tècniques de bescanvi iònic sobre resines que produeixen terres rares en forma pura.[23]

Per raó dels seus múltiples usos, sovint en zones d'alta tecnologia estratègicament importants, les terres rares estan sotmeses a informes estatals limitats, de manera que les estadístiques macroeconòmiques es mantenen al mínim. El 2018, les reserves mundials d'òxids de terres rares van ser estimades pel Servei Geològic dels Estats Units a 120 milions de tones, un 37% propietat de la Xina, per davant de Brasil (18%), Vietnam (18%), Rússia (10%), Índia (6%), Austràlia (2,8%), Estats Units (1,2%),.[24] La Xina estima que només conté el 30% de les reserves del món, tot i que proporciona el 90% de les necessitats de la indústria i estudia les tècniques del seu reciclatge en residus electrònics.[25] La producció mundial d'òxids de terres rares procedents de la Xina va ascendir a unes 120.000 tones el 2018 en una producció mundial de 170.000 tones, més del 70% del total mundial; Austràlia, el segon major productor, va extreure només 20.000 tones (12%), els Estats Units 15.000 tones (9%), Myanmar 5.000 tones (3%), Rússia 2.600 tones (1%), 5%).[24]

Reserva potencial[modifica]

Les reserves de terres rares són difícils d'avaluar. Al juliol de 2011, científics japonesos van anunciar que n'havien trobat una nova reserva a les aigües internacionals del Pacífic [26] (1.850 quilòmetres al sudest de Tòquio), cosa que podria elevar el nivell de reserva actual fins a uns cent milions de tones, repartides en 78 llocs a profunditats de 3.500 per 6.000   metres.[27] Tot i que aquest descobriment és interessant, atesa la creixent demanda d'aquests materials, l'extracció planteja problemes mediambientals importants [28] i només podria començar cap al 2023.[29]

Al juny de 2012, una primera expedició va estudiar el fons marí de Minami Torishima, dirigida per la JAMSTEC. Al gener de 2013, va seguir una segona expedició.[30] Al març de 2013, els investigadors van anunciar que les mostres de sediments de fang recollits a 5.800 metres de profunditat tenien una concentració de terres rares vint o trenta vegades superior a la de les mines xineses.[31]

El 2015 es va realitzar un estudi preliminar per avaluar el potencial d'extraure'n des dels residus sòlids de la producció de fosfat dicàlcic d'Ecros a Flix.[32] Aquest volum de residus que s'emmagatzema a l'abocador del Racó de les Pubilles. Tot i això, aquests residus son enriquits de molts elements químics, però sobretot de metalls del grup de les terres rares.[33] S'han trobat concentracions mitjanes de 6,7 g/kg de residu (6744 ppm), el que és relativament poc en comparació amb la concentració més alta trobat a la mina xinesa de Bayan Obo (60g/kg) però respectable en comparació amb els 1,35g/kg en residu de fosfoguix o de 7,3g d'un mineral sudafricà. L'avantatge és que surt d'un residu industrial, no hi ha el cost (financer i mediambiental) de l'extracció d'un mineral verge.[34] Amb una producció mitjana de 23.100 de tones de residus secs,[35] això representa un potencial teòric 3,4 tones de terres rares. Encara cal estudiar com passar de l'extracció en laboratori, cap a una producció industrial econòmicament rendible.

A l'abril del 2018, a la revista Nature, estimen que aquests dipòsits representen més de 2.500 voltant de 16 milions de tones de terres rares, de més de 5.000 metres de profunditat; més de 2.499, la part inferior contindrà més de 16 milions de tones d'òxids de terres rares, el que representa 780 anys de subministrament de itri global, 620 anys per europi, 420 anys per terbi i 730 anys per a urani. disprosi segons una publicació d'abril de 2018 a Scientific Reports.[36][37]

Hegemonia de la producció xinesa[modifica]

Distribució de la producció mundial de terres rares de 1950 a 2000.

Fins a 1948, la majoria de les fonts de terres rares provenien de dipòsits de sorra a l'Índia i el Brasil. Durant els anys 1950, Sud-àfrica va esdevenir el principal productor després del descobriment d'enormes venes (en forma de monazita) a Steenkampskraal.

A causa de les conseqüències mediambientals de la mineria de terres rares i la refinació, la majoria de les granges s'han tancat, especialment als països desenvolupats.

De les 170.000 tones produïdes el 2018, el 70,6% (120.000 tones ) van ser produïdes per la Xina, segons l'enquesta geològica dels Estats Units. Altres productors estan molt enrere. La Xina té el 37% de les reserves mundials.[38] Per establir el control sobre aquests minerals estratègics, Pequín implementa una política industrial a llarg termini [39] i treballa per agitar el joc geopolític global.[40]

Des de l'inici del segle xxi, les mines índies i brasileres encara produeixen alguns concentrats de terres rares, però han estat superades per la producció xinesa que, a principi dels anys 2010, proporcionava el 95% del subministrament de terres rares.[41][42] Els Estats Units i Austràlia tenen reserves significatives (15% i 5% respectivament), però han deixat d'explotar-les a causa dels preus altament competitius de la Xina i per preocupacions mediambientals.[43]

Aquesta preponderància preocupa els països occidentals, que busquen diversificar el seu subministrament, especialment des que la Xina ha anunciat la seva oferta 1 de setembre de 2009. Des del 2010, volen reduir les quotes d'exportació a 35 000 tones anuals (sobre una producció de 110 000 tones). Justifiquen aquesta decisió pel desig de preservar els recursos escassos i el medi ambient. De fet, el Ministeri de Comerç xinès ha afirmat recentment[Quan?] que les reserves han caigut uns 37% entre 1996 i 2003.[44] Però aquestes mesures tenen com a objectiu principal satisfer el fort creixement de la demanda interna. De 2006 a 2010, la Xina va reduir les quotes d'exportació del 5% al 10% anuals, i la producció es va limitar per por que les reserves s'esgotessin en quinze anys.[43]

Tota la gamma de terres rares és extreta per la Xina principalment a Mongòlia interior com a dipòsit de Bayan Obo, al districte miner de Baiyun. També hi ha terres rares a l'altiplà tibetà.[45] Les mines il·legals estan generalitzades al camp xinès i sovint vinculades a la contaminació de les aigües circumdants. La Xina anuncia que reduirà les exportacions i produccions de terres rares un 10% per al 2011 per raons mediambientals.[46] Després de la denúncia presentada per la Unió Europea, els Estats Units i Mèxic el 2009, l'OMC condemna el 7 de juliol de 2011 Xina acabarà amb quotes de terres rares.[47][48]

L'impacte de l'explotació de terres rares sobre el medi ambient té importants conseqüències socials a la Xina i el govern està intentant rendibilitzar el seu monopoli per equilibrar els efectes adversos i implementar processos costosos per redui'l. Pequín ha introduït quotes estrictes des del 2005 i redueix les exportacions en uns 5 a 10% anuals. Oficialment, a la Xina els beneficis financers relacionats amb l'explotació de terres rares no cobreixen el cost del desastre ecològic, ocupant el primer rang del sector nacional.

« El que crida l'atenció és que aquesta xifra ha superat amb escreix els beneficis de la mineria de terres rares. A la fi de 2011, les 51 empreses de la província de Jiangxi van obtenir un benefici de 6.400 milions de iuans, ocupant el primer lloc en el sector nacional. El benefici resulta, però, de la multiplicació per quatre del preu de venda dels seus productes durant els darrers anys. I segons els informes anuals del sector de les terres rares, les tretze empreses cotitzades del sector, inclosa la siderúrgia Baotou, van registrar un benefici total de 6.075.000 milions de iuans el 2011, un doble augment dels ingressos del 2010. (2.438 mil milions de iuans). Però això continua sent incomparable amb el cost necessari per cobrir el tractament de la contaminació sectorial.[49] »


El 13 de març del 2012, els Estats Units, la Unió Europea i el Japó han presentat una queixa a l'Organització Mundial del Comerç (OMC) a causa de les restriccions a l'exportació de la Xina de disset terres rares.[50]

La Xina va acabar a principi del 2015 les quotes d'exportació que havia imposat a les terres rares; aquestes quotes seran substituïdes per un sistema de llicències que serà necessari perquè els productors xinesos puguin vendre a l'estranger. Segons les declaracions de Reuters, les autoritats xineses van dir que el país ja no volia assumir el cost ecològic de la producció altament contaminant de la gran majoria de terres rares.[51]

Al maig del 2019, enmig de l'escalada del conflicte comercial entre la Xina i els EUA, la Xina amenaça en tallar el subministrament nord-americà de terres rares, un recurs crucial per a moltes indústries: imants, televisors, bateries per a telèfons mòbils i vehicles elèctrics, bombetes d'estalvi d'energia, convertidors catalitzadors, aerogeneradors, La Xina controla el 90% de la producció mundial i representa el 80% de les importacions als Estats Units; No només representa més del 70% de la producció mundial de terres rares, sinó que un consorci liderat pel grup xinès Shenghe ha posat la mà el 2017 a la mina Mountain Pass, l'únic dipòsit important de les terres rares nord-americanes, després de la fallida de l'operador nord-americà Molycorp.[52]

Economies i diversificació de l'aprovisionament des de 2011[modifica]

El preu creixent el 2011 (per exemple, el preu del disprosi es va multiplicar per sis, el de terbi per nou)[53] i el quasi-monopoli xinès va portar diversos països a rellançar l'exploració. El 2011, es van identificar més de 312 projectes d'exploració a tot el món, i van participar més de 202 empreses de diverses mides en no menys de 34 països.[54] S'està estudiant la reobertura de la mina sud-africana.[55] També s'estan avaluant alguns dipòsits canadencs (llacs de Hoidas), vietnamites, australians i russos. El 2013, la companyia australiana Lynas va obrir una mina a Malàisia, la més gran fora de la Xina. La mina de Californian Mountain Pass es va reobrir després de deu anys de tancament i després d'inversions d'1,25 milions de dòlars. Amb el temps, aquests dos llocs haurien de representar el 25% de la producció mundial.[53] Aquest augment dels preus també ha portat els països consumidors a establir un millor reciclatge de productes manufacturats.[53] El Japó depèn en gran manera de la recuperació de terres rares per subministrar la seva indústria nacional. A França, la multinacional belga Solvay va obrir el 2012 a prop de Lió una unitat per recuperar sis terres rares de bombetes de baix consum usades. Els industrials també cerquen solutions per reduir la quantitat de necessària en la producció. Nissan, per exemple, a les bateries dels vehicles elèctrics, ha reduït d'uns 40% la quantitat de disprosi.[53]

El 2012, la Xina en va exportar només 12.000 tones enfront de les 70.000 tones del 2003.[53]

A principi del 2015, només dos jaciments són explotats fora de la Xina, un a l'oest d'Austràlia, Mount Weld, l'altre a Mountain Pass, Califòrnia. Aproximadament cinquanta projectes estan en desenvolupament, la meitat dels quals són molt avançats, particularment a Canadà, Austràlia, Estats Units i Groenlàndia (Kvanefjeld). El 2020, unes vint empreses probablement podran produir terres rares fora de la Xina, amb costos de desenvolupament d'uns 12.000 milions de dòlars, segons Bloomberg, mentre que el valor global del mercat dels òxids de terres rares es calculava en 3,8 mil milions de dòlars el 2014. El projecte de Norra Kärr a Suècia, un dels pocs d'Europa, s'espera amb impaciència pel mercat europeu perquè pot produir en quantitat disprosi, que cada cop més és difícil d'obtenir per als industrials, tot i que intenten reduir-ne l'ús; s'utilitza per a la fabricació d'imants permanents usats per exemple en aerogeneradors; també es troba en reactors nuclears. China Minmetals, un dels tres gegants de terres rares de la Xina, va dir a l'octubre de 2014 al South China Morning Post que la quota de mercat del país en el sector podria caure fins al 65%.[56]

El 2019, en l'escaclada la guerra comercial entre la Xina i els Estats Units, s'atien les especulacions que els xineses podrien utilitzar aquesta «arma» per pressionar el govern de Donald Trump,[57] com que la indústria tecnològica nordamericana depen per 80% de les seves necessitats de primeres matèries xineses.[58]

Conseqüències ambientals[modifica]

L'extracció i el refinació de les terres rares condueix a una gran quantitat de residus tòxics: metalls pesants, àcid sulfúric així com elements radioactius (urani i tori). «Heu d'injectar set o vuit tones de sulfat d'amoni al sòl per extreure'n una tona d'òxid; aquests líquids tòxics estaran vivint durant molt de temps i les conseqüències serien horribles si l'aigua subterrània fos contaminada», va dir Su Bo, el viceministre de la indústria i les tecnologies de la informació xinès.[49] A Baotou, el lloc de producció més gran de la Xina, els efluents tòxics s'emmagatzemen en un llac artificial que desborda de tant en tant al riu groc.[59]

A aquesta contaminació s'hi afegeix la radioactivitat. Mesurat als pobles de Mongòlia Interior a prop de Baotou, és 32 vegades normal (a Txernòbil és 14 vegades normal). Els treballs realitzats el 2006 per les autoritats locals van demostrar que els nivells de tori al sòl de Dalahai eren 36 vegades superiors als d'altres llocs de Baotou.[60]

Com a resultat, el bestiar al voltant dels llocs d'extracció mor, els cultius cauen i la població pateix de càncer.[59] Segons el mapa de "poblacions de càncer" a la Xina, la mortalitat per càncer és del 70%.[61] Es tracta de càncers del pàncrees, pulmons i leucèmies.[59] Seixanta-sis habitants de Dalahai van morir de càncer entre 1993 i 2005.[60] Aquestes contaminacions van ser denunciades el 2011 en un informe de Jamie Choi, llavors responsable de Greenpeace Xina.[60]

Salut ambiental[modifica]

Els efectes ecotoxicològics i toxicològics de les formes solubles de terres rares queden mal estudiats, però segons les dades disponibles:[62]

  • No obstant això, alguns estudis s'han centrat en algunes terres rares proposades com a additius d'aliatges d'implants degradables (cirurgia dental o reconstructiva).
  • Sembla que hi ha òrgans objectiu.[63] Per exemple, més del 78% de les terres rares administrades per injecció en rates de laboratori es troben en el seu fetge (òrgan de desintoxicació), els seus ossos (de vegades s'utilitzen per emmagatzemar verins, com el plom) i la seva melsa.[63] A dosis elevades, Y, Eu, Dy administrat com a clorur injectable a les rates es dirigeix principalment a la melsa i als pulmons i afecta els nivells de Ca en el fetge, la melsa i els pulmons. Es va estudiar la cinètica d'algunes terres rares i variacions temporals en les concentracions articulars de Ca, per exemple, per a Pr, Eu, Dy, Yb (dosi baixa) i Y (dosis altes). S'extreuen de la sang en 24 hores, principalment pel fetge (on després de la injecció a la sang, les taxes augmenten ràpidament i fortament en els següents 8 a 48 hores i després disminueixen), però són retinguts per diversos òrgans durant un "llarg període".[63]

    El fetge sembla capturar més: Y, Eu, Dy i Yb, que després disminueixen excepte la Pr hepàtica que es manté alta.[63]

    Els canvis en les concentracions de Ca al fetge, a la melsa i als pulmons "coincideixen" amb les variacions de terres rares.[63] S'ha observat una hepatotoxicitat severa després de l'administració de Ce i Pr (amb icterícia i elevat sèrum GOT (o ASAT) i el GPT (o ALT) són els més alts en "Dia 3").[63]
    Des del punt de vista de la seva hepato-toxicitat i pertorbació de Ca, els clorurs de terres rares semblen classificar-se en tres grups (lleugers, mitjans, pesats) amb una toxicitat variable segons el seu radi iònic i segons el seu comportament i cinètica en l'organisme.[63]

Ús, reciclatge[modifica]

Molts d'aquests elements tenen propietats úniques que les fan útils en moltes aplicacions: òptica (coloració de vidre i ceràmica, televisió en color, il·luminació fluorescent, radiografia mèdica), química i estructural (esquerdes de petroli, convertidors catalítics), mecànica (la seva duresa combinada amb una reacció química facilita el polit de vidre a la òptica avançada), magnètica (propietats excepcionals que els permeten, en aliatge amb altres metalls, la miniaturització dels imants d'alt rendiment, utilitzats en particular en aerogeneradors, telefonia, electrodomèstics);[64] l'ús de terres rares ha augmentat des de la darreria del segle xx. A més a més, les terres rares s'utilitzen per al creixement verd.[65]

L'any 2012, les quotes xineses per a l'exportació de terres rares van amenaçar el subministrament d'indústries d'alta tecnologia a Europa o Amèrica (quotes denunciades a l'OMC, que han de decidir-ho). Les empreses que afirmen ser del camp de les (eco) tecnologies que necessiten escandi, itri i lantànids han animat els fabricants a obrir unitats de reciclatge, fins i tot a França amb Récylum per tal de recuperar llums fluorescents compactes. final de vida incloent lantani, ceri i, en especial, l'itri, europi, terbi i gadolini que ara és valuós.[66] Amb aquesta finalitat, Rhodia ha obert una unitat de recuperació de pólvores blanques per a làmpades a Saint-Fons, així com una unitat de recuperació i reprocessament a La Rochelle.[66] Els dos llocs es van tancar al corrent de 2016 per falta de rendibilitat.[67]

Components per a vehicles elèctrics i híbrids[modifica]

El creixement de les vendes de vehicles elèctrics hauria augmentat l'interès per algunes terres rares: components dels acumuladors del tipus NiMH (lantà) i de la fabricació d'imants compactes per a motors elèctrics síncrons «sense escombretes» ( neodimi, disprosi, samari).

Tot i això, els cotxes elèctrics recents (Renault Zoe, Tesla…) utilitzen bateries de ions Li i «bobines d'excitació», en lloc d'imants permanents, per la qual cosa necessiten menys terres rares que les altres vehicles (per a micro-motors elèctrics per a miralls, vidrieres, seients,…) [68] Les empreses Seat i Mavilor, junts amb la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) de Terrassa també treballen en la recerca de vehicles elèctrics més eficients, amb menys d'imants permanents.[69]

Aliatges metàl·lics[modifica]

L'òxid d'itri Y 2 O 3 s'utilitza en aliatges metàl·lics per millorar la resistència a la corrosió a temperatures elevades.

Colorants[modifica]

Els òxids i sulfurs de terres rares també s'utilitzen com a pigments, especialment per al vermell (per substituir el sulfuro de cadmi) i per les seves propietats fluorescents, especialment en làmpades de descàrrega ( neó, bombetes fluorescents compactes ), les "xarxes" de llums de càmping, com a pantalles de càtode de fotòfors, així com recentment com a dopatge en diferents tipus de làsers.

Tanmateix, una gran part de la producció de terres rares s'utilitza en forma de barreja. La barreja de metalls de terres rares anomenada mischmetall sol ser rica en terres cèriques. A causa d'aquesta important proporció de ceri, s'incorpora a les aliatges per obtenir una pedra més lleugera. També s'utilitza com a catalitzador per a la captura d'hidrogen (dipòsit).

Precaucions[modifica]

Els usuaris comercials tenen riscos. Consulteu el fulletó INRS sobre aquest tema: INRS ND 1881.

Configuració electrònica d'àtoms i ions[modifica]

Donat un element terrestre rar, la configuració electrònica de les capes interiors de l'àtom està simbolitzada per la del gas noble isoelectrònic:

Si es respectés la regla de Klechkowski, tots els lantànids tindrien la configuració electrònica Xe 6s 2 4f n amb 1 ≤ n ≤ 14 ja que la capa 4f està plena de 14 electrons, per tant, 14 elements.

  • De fet, hi ha 15 lantànids [13] perquè s'uneix a ells luteci = Xe 6s 2 4f 14 5d 1 a causa de propietats químiques similars; és al mateix temps el tercer metall de transició de la columna 3 de la taula periòdica, sota l'escandi i l'itri.
  • Al començament de la sèrie, lantani = Xe 6s 2 5d 1 i ceri = Xe 6s 2 4f 1 5d 1 són una excepció a la regla de Klechkowski, que indica que els electrons 5d i 4f tenen aleshores energies molt similars. La tercera excepció és el gadolini Gd = Xe 6s 2 4f 7 5d 1 i no Xe 6s 2 4f 8. Això es deu a l'estabilitat particular de les sub-capes mitjanes, aquí 4f 7. En els metalls de transició, el crom Cr = Ar 4s 1 3d 5, i no Ar 4s 2 3d 4, presenta un cas similar amb la seva subcapa 3d mitjana plena. Aquestes excepcions no tenen una conseqüència directa sobre les propietats químiques, ja que afecten els àtoms i no els sòlids metàl·lics.

Per tal de donar ions, els metalls de transició perden preferiblement els electrons de valència i, si escau, els electrons d. Així, l'escandli i l'itri perden els seus tres electrons externs per formar els ions Sc 3+ = Ar i Y 3+ = Kr, i l'ió més estable de lantànid Ln és Ln 3+ = Xe 6s 2 4f n -1, on n és el nombre d'electrons 4f de l'àtom (+ 1 electró 5d per a La, Ce i Gd). Alguns lantànids donen a a més +4 o +2 ions de càrrega, menys estables en aigua que Ln 3+:

  • El ceri dóna el ion isoelectrònic Ce + 4+ de La 3+ i Xe.
  • L'Europi i l'iterbi donen als ions respectius Eu 2+ = Xe 4f 7 i Y 2+ = Xe 4f 14. La seva estabilitat relativa és deguda a la presència de sub-capes 4f respectivament a mig temps (cf. Gd) i completes.

Referències[modifica]

  1. «terres rares (química)». L'Enciclopèdia.cat. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana.
  2. Canals, Clàudia. «El curiós cas de les terres rares: la crisi que no serà». A: Dossier: Primeres matèries, font de creixement. Caixabank, juliol-agost de 2014, p. 34-35. 
  3. 3,0 3,1 Closa, Daniel «Terres rares no tan rares». Ara Ciència, 19-12-2011.
  4. Font & Méndez, 2016, p. 104.
  5. «Lanthane et lanthanides». Encyclopædia Universalis. [Consulta: 16 març 2015].
  6. Alain Lévêque et Patrick Maestro, Techniques de l'ingénieur, Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique, Terres rares, réf. J6630, 1993.
  7. [1] Terres rares, Société chimique de France, 2011.
  8. C. R. Hammond, "Section 4; The Elements", in CRC Handbook of Chemistry and Physics, Plantilla:89e (Internet Version 2009), David R. Lide, ed., CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL.
  9. [2] Rare earth metals, 2012.
  10. Yttrium aluminium garnet, Wikipedia (en).
  11. [3] Greg Tallents, X-Ray lasers GL/L11809, University of York, Physics.
  12. [4] Pharmacorama, Gadolinium et IRM.
  13. 13,0 13,1 «Lanthane et lanthanides - 1. La découverte des terres rares». l’Encyclopædia Universalis. [Consulta: 20 setembre 2013].
  14. (anglès) Cerium - Royal Society of Chemistry.
  15. Font & Méndez, 2016, p. 43.
  16. Robert Courrier, Notice sur la vie et les travaux de Georges Urbain, Académie des sciences, 11 décembre 1972 (voir archive).
  17. «Interview de Paul Caro». California Institute of Technology, 20 juin 2012.
  18. Archives, Worms & Cie.
  19. Jean-Marie Michel, Contribution à l'histoire industrielle des polymères en France, Société chimique de France.
  20. Roquecave, Jean «Rhodia à La Rochelle: numéro 1 mondial» (en francès). L'Actualité Poitou-Charentes, 44, abril 1999.
  21. Site de Serquigny, Inventaire national des matières et déchets radioactifs (voir archive).
  22. Irving, David «„So groß wie eine Ananas...“» (en alemany). Der Spiegel, 26-06-1967.
  23. Caro, Paul. «Les terres rares: des propriétés extraordinaires sur fond de guerre économique» (en francès). Canal Académie, 09-12-2012.
  24. 24,0 24,1 (anglès) USGS Minerals – « Rare Earths », Institut d'études géologiques des États-Unis, février 2019.
  25. «Chen Deming: La Chine étudie le recyclage et la substitution des terres rares» (en francès). Quotidien du peuple.
  26. Yasuhiro Kato Nature Geoscience, 4(8), juillet 2011, pàg. 535-539. DOI: 10.1038/ngeo1185.
  27. «Des terres rares au fond du Pacifique». Futura Planète, 07-07-2011.
  28. «Mongolie: les terres rares empoisonnent l'environnement». Novethic, 02-02-2011.
  29. «Global trove of rare earth metals found in Japan's deep-sea mud». Science, 13-04-2018.
  30. Guillaume Charmier, « Les terres rares intéressent le Japon », BE Japon 635, le 11 janvier 2013.
  31. Le Japon affirme avoir découvert des gisements de terres rares sous-marins, Le Monde, le 21 mars 2013.
  32. Font & Méndez, 2016, p. 50.
  33. Font & Méndez, 2016, p. 57.
  34. Font & Méndez, 2016, p. 103-104.
  35. Font & Méndez, 2016, p. 100.
  36. «L'importance des gisements massifs de terres rares dans la ZEE japonaise de l'océan Pacifique revue à la hausse». France-Diplomatie. Ministère de l'Europe et des Affaires étrangères, 12 avril 2018. [Consulta: 14 avril 2018].
  37. Yutaro Takaya et al. (en en) Scientific Reports, 10 avril 2018. DOI: 10.1038/s41598-018-23948-5.
  38. «Rare Earths - U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries». www.usgs.gov, février 2019. [Consulta: 31 maig 2019].
  39. «Chine: nouvelle stratégie des terres rares». Beijing Information, 08-10-2010.
  40. Olivier Zajec, Comment la Chine a gagné la bataille des métaux stratégiques, Le Monde diplomatique, novembre 2010.
  41. Grandes manœuvres autour des métaux rares, Le Monde, le 3 février 2010
  42. «Métaux rares: «Un véhicule électrique génère presque autant de carbone qu’un diesel». liberation.fr, Plantilla:1er février 2018. [Consulta: 9 març 2018].
  43. 43,0 43,1 D'Arcy, Doran «La Chine réduit son offre de terres rares pour protéger ses intérêts» (en francès). La Presse, 26-10-2010.
  44. De la Grange, Arnaud «Pékin joue de l'arme des terres rares» (en francès). Le Figaro, 25-10-2010.
  45. «Pékin « rééduque » le Tibet». Le Monde Diplomatique, març 1997.
    « Maîtresse du haut-plateau tibétain, l’armée chinoise y entretient d’immenses exploitations agricoles et de grands élevages, commercialise le bois, construit les routes à son gré, prospecte et exploite des gisements miniers: or, uranium, métaux non ferreux, terres rares. »
  46. «La Chine réduit ses exportations de terres rares pour début 2011» (en francès). Le Monde, 28-12-2010.
  47. «Matières premières : défaite chinoise devant l'OMC» (en francès). La Tribune, 05-07-2011.
  48. Bauer, Anne «Matières premières : l'OMC condamne la Chine» (en francès). Les Echos, 11-07-2006.
  49. 49,0 49,1 «L'exploitation des terres rares trop coûteuse pour l'environnement, selon le ministère de l'Industrie» (en francès). Le Quotidien du Peuple, 10-04-2012.
  50. Christophe-Alexandre Paillard, « Géopolitique des terres rares: La Chine, l'OMC et les terres rares: Une nouvelle guerre économique en perspective ? », Diploweb.com, 2 avril 2012.
  51. Jacque, Muryel «La Chine abandonne les quotas sur les terres rares» (en francès). Les Échos, 15-01-2005.
  52. «Les terres rares, arme stratégique de Pékin dans son conflit avec Washington» (en francès). Les Échos, 30-05-2019.
  53. 53,0 53,1 53,2 53,3 53,4 Fay, Pierrick «La bulle des terres rares n'en finit plus de se dégonfler» (en francès). Les Échos, 27 décembre 2012.
  54. Weber, David. «Page de présentation du livre Terres Rares».
  55. Site web du Great Western Minerals Group.
  56. «Terres rares : quand l'Occident rêve de bousculer le monopole de la Chine» (en francès). Les Échos, 04-02-2015.
  57. Solanas, Paula «La Guerra Freda del segle XXI és de la tecnologia». Ara, 25-05-2019.
  58. «La Xina amenaça els EUA de paralitzar l'exportació de terres i minerals rars». Regió 7, 20-05-2019.
  59. 59,0 59,1 59,2 Bontron, Cécile «En Chine, les terres rares tuent des villages» (en francès). Le Monde, 19 juillet 2012.
  60. 60,0 60,1 60,2 «Les ravages des terres rares en Chine». 20 minutes, 01-05-2011. [Consulta: 5 octubre 2014].
  61. «中国癌症村地图 China Cancer Villages Map». Google My Maps. [Consulta: 22 gener 2019].
  62. Charles E. Lambert, Lanthanide Series of Metals Encyclopedia of Toxicology (Second Edition), 2005, pages 691-694 (extrait / Plantilla:1re)
  63. 63,0 63,1 63,2 63,3 63,4 63,5 63,6 Yumiko Nakamura, Yukari Tsumura, Yasuhide Tonogai, Tadashi Shibata, Yoshio Ito, Differences in Behavior among the Chlorides of Seven Rare Earth Elements Administered Intravenously to Rats, Fundamental and Applied Toxicology, Volume 37, Numéro 2, juin 1997, pages 106-116 résumé).
  64. Yves Fouquet, Denis Lacroix. Les ressources minérales marines profondes. Éditions Quae, 2012, p. 67. 
  65. Garric, Audrey «La croissance verte accroît la dépendance aux terres rares» (en francès). Le Monde, 28-12-2010.
  66. 66,0 66,1 Actu environnement, Focus sur le procédé de recyclage des terres rares issues d'ampoules basse conso hors d'usage, 26 septembre 2012
  67. «La Rochelle : fermeture de l’atelier de recyclage des terres rares de Solvay d'ici fin 2016» (en francès). Sud Ouest, 15-01-2016 [Consulta: 7 maig 2018].
  68. Deboyser, Bernard. «Véhicules électriques et terres rares: un florilège de fake news». automobile-propre.com, 14-02-2018. [Consulta: 17 abril 2018].
  69. «El grup MCIA de la UPC a Terrassa dissenya tecnologia innovadora per fabricar vehicles elèctrics més eficients». Universitat Politècnica de Catalunya, maig 2018. [Consulta: 8 agost 2019].

Bibliografia i filmografia[modifica]

Vegeu també[modifica]

Enllaços externs[modifica]

Portal

Portal: química

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Terra rara Modifica l'enllaç a Wikidata


Elements químics

Taula periòdica | Nom | Símbol atòmic | Nombre atòmic
Grups:   1 -  2 -  3 -  4 -  5 -  6 -  7 -  8 -  9 - 10 - 11 - 12 - 13 - 14 - 15 - 16 - 17 - 18
Períodes:  1  -  2  -  3  -  4  -  5  -  6  -  7
Sèries:   Metalls alcalins  -  Alcalinoterris  -  Lantànids  -  Actínids  -  Metalls de transició  -  Metalls del bloc p  -  Metal·loides  -  No-metalls  -  Halògens  -  Gasos nobles
Blocs:  bloc s  -  bloc p  -  bloc d  -  bloc f  -  bloc g