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Las tierras raras (REE, por sus siglas en inglés) se utilizan en una amplia gama de productos, como lentes ópticas e imanes, y en procesos como la cerámica, la metalurgia y el pulido. Sin embargo, como Europa no produce en la actualidad estos minerales, depende de las importaciones, principalmente de China.
Para contribuir a aumentar la autosuficiencia europea, el equipo de SecREEts creó métodos para extraer concentrados de REE de las rocas fosfóricas utilizadas en la producción de fertilizantes. Las REE se separaron mediante un método cromatográfico antes de proceder a la electrólisis de sales fundidas para producir metales de REE para imanes.
«La extracción de REE sin apenas impacto ambiental adicional ofrece una alternativa muy sostenible a la nueva minería», afirma Arne Petter Ratvik, coordinador del proyecto financiado con fondos europeos e investigador científico de SINTEF, una de las mayores organizaciones de investigación independientes de Europa.
«Y lo que es más importante, nuestros procesos de separación de SecREEts podrían contribuir significativamente a la economía circular, ya que pueden adoptarse para otras fuentes de alimentación que contengan REE, incluidos recursos secundarios como imanes al final de su vida útil y residuos electrónicos», añade Ratvik.
Extracción de REE
Las rocas fosfóricas utilizadas en la producción de fertilizantes suelen contener entre un 0,3 % y un 1 % de REE. No obstante, cuando el fertilizante se produce mediante el proceso del nitrofosfato, estas REE terminan en el fertilizante acabado, donde no tienen ningún valor. En SecREEts se creó un proceso para extraer directamente las REE de esta producción.
Mientras que el proceso de ácido mixto es la vía más común para producir fertilizantes, las REE acaban en un relave con yeso y elementos radiactivos, lo que dificulta su separación.
«El proceso del nitrofosfato es mejor para obtener REE porque se pueden extraer directamente en las plantas existentes, simplemente introduciendo un paso adicional», explica Ratvik.
En SecREEts se llevaron a cabo satisfactoriamente tres proyectos piloto. En el primero, las REE se extrajeron directamente del proceso de fertilización en la planta del socio del proyecto, Yara, que utiliza anualmente unas 650 000 toneladas de rocas fosfóricas. El concentrado de REE se extrajo de la solución rica en fosfatos, conocida como licor madre, mediante técnicas de precipitación.
Este concentrado se envió a REEtec, donde se separaron los óxidos de tierras raras (REO, por sus siglas en inglés) individuales de gran pureza mediante un novedoso proceso cromatográfico más respetuoso con el medio ambiente que los métodos actuales de extracción con disolventes.
A continuación, estos REO se enviaron a ingenieros especializados de Less Common Metals para producir metales mediante un proceso de electrólisis basado en fluoruros a una temperatura comprendida entre 1 050 y 1 100 °C. El metal resultante se aleó y fundió en bandas para la producción de imanes de alto rendimiento.
«Los imanes de alta resistencia son fundamentales para la economía europea en aplicaciones como vehículos eléctricos, motores industriales y turbinas eólicas», señala Ratvik. La calidad de las aleaciones magnéticas fue validada por el fabricante de imanes Vacuumschmelze.
El proceso modular de SecREEts puede aplicarse a todos los productores de fertilizantes que utilicen el proceso del nitrofosfato.
Análisis de las oportunidades y las amenazas
Con la próxima Ley de Materias Primas Fundamentales de la Comisión Europea, cuyo objetivo es garantizar el suministro de REE, estas innovaciones llegan en el momento oportuno.
Aunque Europa cuenta con varios grandes yacimientos de REE, sobre todo en la zona de Fen (Noruega) y los recientemente descubiertos en Kiruna (Suecia), sigue habiendo problemas de suministro.
«Pasar de explorar yacimientos minerales a explotarlos es costoso y la concesión de licencias puede llevar de diez a quince años —afirma Ratvik—. Nuestro proceso ofrece una alternativa viable y más rápida».
REEtec, socio del proyecto, ha anunciado su objetivo de ser el primero en Europa en producir REO de gran pureza a escala industrial, tras haber reunido el capital necesario con LKAB como principal accionista. Sin embargo, en un principio el concentrado de REE procederá de una mina canadiense debido a las actuales limitaciones europeas en cuanto a la disponibilidad de fertilizantes.
«Los planes chinos de centrar más la producción en productos acabados podrían perturbar el suministro y la fabricación europeos, por lo que deberíamos estudiar múltiples cadenas de valor para un suministro fiable de materiales fundamentales», concluye Ratvik.
Mientras tanto, Ratvik sigue aprovechando los procesos de SecREEts para la recuperación de REE, lo que contribuye a proyectos que trabajan para lograr la transición ecológica de Europa, como el proyecto financiado con fondos europeos REEPRODUCE.