México con Posibilidades para Producir Tierras Raras para Energía Renovable. México podría ser un actor importante en la producción de tierras raras,

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1 investigación Por: Elizabeth Martínez, PetroQuiMex. Producir México con Posibilidades para Producir Tierras Raras para Energía Renovable La Comisión de Ciencia y Tecnología de la Cámara de Diputados en coordinación con empresas vinculadas al Parque Científico y Tecnológico del estado de Morelos trabajan en un proyecto cuyo fin es localizar las principales formaciones geológicas del país donde existen este tipo de metales (tierras raras) 22 Las tierras raras tienen aplicaciones en generadores eólicos, automóviles modernos, teléfonos celulares, equipos de comunicación y superconductores. México podría ser un actor importante en la producción de tierras raras, mismas que podrían aplicarse en una amplia gama de sectores como energía renovable, telecomunicaciones y la industria automotriz. Por tal motivo, la Comisión de Ciencia y Tecnología de la Cámara de Diputados en coordinación con empresas vinculadas al Parque Científico y Tecnológico del estado de Morelos trabajan en un proyecto cuyo fin es localizar las principales formaciones geológicas del país donde se sospechaba y se comprobó que existen este tipo de metales. En entrevista con PetroQuiMex, Lorenzo Martínez, líder del proyecto e investigador del Instituto de Ciencias Físicas de la UNAM, asegura que el panorama actual en el país es estimulante e interesante para impulsar este tipo de investigaciones, ya que se tienen El panorama actual en el país es estimulante e interesante para impulsar este tipo de investigaciones, ya que se tienen zonas geológicas de gran utilidad dentro del concurso mundial de las tierras raras PetroQuiMex

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3 investigación PERIODO GRUPO 1 IA 18 VIIIA H Metales Semimetales He HIDRÓGENO 2 IIA Anfígenos 13 IIIA 14 IVA 15 VA 16 VIA 17 VIIA HELIO Halógenos Li Be Lantánidos B C N O F Ne LITIO BERILIO Actínidos BORO CARBONO NITRÓGENO OXÍGENO FLÚOR NEÓN Na Mg VIIIB Al Si P S Cl Ar SODIO MAGNESIO 3 IIIB 4 IVB 5 VB 6 VIB 7 VIIB IB 12 IIB ALUMINIO SILICIO FÓSFORO AZUFRE CLORO ARGÓN K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co HIERRO POTASIO CALCIO ESCANDIO TITANIO VANADIO CROMO MANGANESO COBALTO NIQUEL COBRE CINC GALIO GERMANIO ARSÉNICO SELENIO BROMO KRIPTÓN (98) Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe RUBIDIO ESTRONCIO YTRIO CIRCONIO NIOBIO MOLIBDENO TECNECIO RUTENIO RODIO PALADIO PLATA CADMIO INDIO ESTAÑO ANTIMONIO TELURO YODO XENÓN (209) 85 (210) 86 (222) Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn CESIO BARIO HAFNIO TÁNTALO WOLFRAMIO RENIO OSMIO IRIDIO PLATINO ORO MERCURIO TALIO PLOMO BISMUTO POLONIO ASTAT O RADÓN 87 (223) 88 (226) Fr FRANCIO Ra RADIO Ni Cu 104 (267) 105 (268) 106 (271) 107 (272) 108 (277) 109 (276) 110 (281) 111 (280) 112 (285) Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo RUTHERFORDIO DUBNIO SEABORGIO BOHRIO HASSIO MEITNERIO DARMSTADTIO ROENTGENIO COPERNICIO UNUNTRIO FLEROVI UNUNPENTIO LIVERMORIO UNUNSEPTIO UNUNOCTIO Zn Ga Ge As Se Br Kr LANTÁNIDOS La LANTANO Ce CERIO Pr PRASEODIMIO Nd NEODIMIO 61 (145) Pm PROMETIO Sm Eu Tb Dy Ho Er Tm Gd SAMARI EUROPIO GADOLINIO TERBIO DISPROSIO HOLMIO ERBIO TULIO YTERBIO Yb Lu LUTECIO 24 ACTÍNIDOS 89 (227) Ac Th Pa U ACTINIO TORIO PROTACTINIO URANIO 93 (237) (244) Np Pu (243) 96 (247) 97 (247) 98 (251) 99 (252) 100 (257) 101 (258) 102 (259) Am Cm Bk Cf Es Fm Md NEPTUNIO PLUTONI AMERICI CURI BERKELIO CALIFORNIO EINSTEINIO FERMIO MENDELEVIO NOBELIO No 103 (262) Lr LAWRENCIO Las tierras raras podrían aplicarse en una amplia gama de sectores como energía renovable, telecomunicaciones y la industria automotriz. zonas geológicas de gran utilidad dentro del concurso mundial de las tierras raras, además cuenta con una prestigiada investigación de materiales que puede ayudar para transformar dichas materias primas. El académico menciona que para impulsar verdaderamente estos estudios, es necesario cuantificar los recursos disponibles de una forma más adecuada, identificar las zonas potenciales y desarrollar tecnología de metalurgia minera, extractiva y de la más avanzada que se requiere para lograr una metalurgia avanzada. Con estas herramientas podrían aprovecharse los recursos humanos de México y el enorme potencial que tienen las zonas volcánicas de nuestro país, comenta. Destaca que es esencial que las universidades tomen el liderazgo en estos temas con el fin de concluir este tipo de proyectos para que México no se quede atrás y aproveche esa oportunidad que ofrecen las tierras raras a nivel internacional. Características Las tierras raras tienen aplicaciones en generadores eólicos, automóviles modernos, teléfonos celulares, equipos de comunicación y superconductores. Típicamente un generador eléctrico eólico grande requiere varias toneladas de material magnético hecho con aleaciones de tierras raras como el neodimio o el praseodimio, comenta. Miles de toneladas de aleaciones magnéticas de tierras raras son requeridas para la industria automotriz actual, y con mayor medida en los vehículos eléctricos e híbridos. Millones de celulares vibran y suenan gracias a la acción de diminutos magnetos de tierras raras. Las tierras raras son metales que ocupan la parte baja de la tabla periódica de los elementos e incluyen el lantano, neodimio, praseodimio, europio, gadolinio, samario, lutecio, terbio, iterbio, entre otros, afirma Lorenzo Martínez. PetroQuiMex

4 China tiene minas de tierras raras en Asia y África y domina el ciclo de materiales completo PRODUCCIÓN DE CONCENTRADOS DE TIERRAS RARAS, miles de toneladas China es considerado como el primer productor de minerales y aleaciones de tierras raras del mundo hasta alcanzar cerca del 97% de la producción mundial. China no vende la materia prima, ni las aleaciones de tierras raras. Vende productos acabados. Además tienen propiedades eléctricas y magnéticas excepcionales que son ahora de muy alto valor estratégico internacional porque representan la columna vertebral de la sustentabilidad energética del futuro. los compuestos químicos raros tienen propiedades comparables. El neodimio raramente se encuentra en la naturaleza, ya que se da en cantidades muy Debido al gran interés que han despertado las energías limpias, la informática y el sector de comunicaciones, se ha suscitado una alta demanda de minerales de tierras raras en diferentes países, incluido México. 25 Clasificación metales: Lantano Lantano, es el primero de la serie de las tierras raras conocida como lantánidos, la primera de las dos hileras de elementos que por lo general se muestran por separado, debajo de la tabla periódica principal. Elemento 57, no tiene electrones 4f pero se clasifica generalmente con los lantánidos debido a sus semejanzas químicas como el ytrio (Y) y escandio (Sc). Es un metal color gris-hierro que arde brillantemente, sus sales son incoloras y diamagnéticas. Neodimio Uno de los elementos químicos raros, que puede ser encontrado en las casas en equipos tales como televisiones en color, lámparas fluorescentes y cristales. Todos 115º Ch NORTH AMERICA INTERNAL OUACHITA OAXAQUIA PROBABLE EXTENSIONS OF OAXAQUIA PAN-AFRICAN CRUST? Ch Co 30º SM Zacatecas Guanajuato MEXICO CITY 15º F. Ortega, T. Ruiz, E. Centeno. Geology; December 1995 Tectonostratigraphic Terranes (mentioned in this paper) Ch Chihuahua Co Coahuila G Guerrero J Juárez Gulf of México CIUDAD VICTORIA Oaxaca City MOLANGO 200 km Ma M Mixteco Ma Maya SM Sierra Madre Xo Xolapa O Oaxaca 90º Ma Ma LA MIXTEQUITA OAXACAN COMPLEX 90º 15º La Revista de la Industria Petrolera

5 investigación Estos metales tienen propiedades eléctricas y magnéticas excepcionales que son ahora de muy alto valor estratégico internacional porque representan la columna vertebral de la sustentabilidad energética del futuro Prospección aérea de tierras raras Además es más peligroso en el ambiente de trabajo, debido al hecho de que las humedades y los gases pueden ser inhalados con el aire. Praseodimio Número atómico 59 y peso atómico El praseodimio es un elemento metálico del grupo de las tierras raras. 26 pequeñas. El neodimio normalmente se encuentra solamente en dos tipos distintos de minerales. El uso del neodimio sigue aumentando, debido al hecho de que es útil para producir catalizadores y para pulir cristales. El uso principal del praseodimio es como agente de aleaciones con magnesio para crear metales de elevada dureza que son usados en motores de aviones. El praseodimio también compone el 5% del metal de Misch, un material que es usado para hacer piedras de mecheros. El praseodimio forma el núcleo de las lámparas de arco voltaico de carbono que son usadas en la industria del cine para las luces de los estudios y de los proyectores. Europio Es de color gris plateado, con una dureza ESPECTROSCOPÍA DE ELECTRONES DE ENERGÍA DISPERSIVA- EDS El Instituto de Ciencias Físicas de la UNAM dirigió en 2013 un intenso trabajo de consorcio para el análisis de las formaciones geológicas mexicanas más afines a las tierras raras y organizó brigadas geológicas de campo en Oaxaca, Hidalgo, Coahuila, Durango, Sinaloa y Sonora. CONCENTRACIÓN, wt% MINERAL Minerales de contenidos de tierras raras totales superiores al 0.1% PetroQuiMex

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7 investigación Diseño de la exploración aérea: Definición de áreas a explorar Marcado en GIS Condiciones Meteorológicas Trayectorias de vuelo Altitudes Equipos de vuelo 28 similar a la del plomo, bastante dúctil y reactivo. Se obtiene a partir de la arena de monacita, que es una mezcla de fosfatos de calcio, torio, cerio y la mayoría de las demás tierras raras. Se usa en tubos de televisores en color como activador de sustancias fosforescentes y también en reactores nucleares. Las aplicaciones comunes de los imanes de tierras raras incluyen: Aunque se encuentran apreciables cantidades de tierras raras en centenares de minerales, sólo en contados casos pueden ser procesados para obtener productos comerciales. De esta manera, algo así como 20 minerales cumplen estas condiciones y de ellos, tan sólo la batnasita, las monacitas, las arcillas aluminosas, la xenotima, la loparita y la parisita se han utilizado industrialmente. Los yacimientos económicos están constituidos por muchos minerales. La monacita es uno de los más importantes y se presenta casi siempre como partículas de arena de alta densidad, de color oscuro y composición variable. Otras aplicaciones Aerogeneradores Altavoces y auriculares Dinamos de bicicleta Frenos de carretes de pesca Motores de imanes permanentes en taladros inalámbricos Linternas con auto-alimentación, empleando imanes de tierras raras para generar electricidad en un movimiento de sacudida Motores lineales (usados en trenes de levitación magnética, etc.) Experimentación en levitación diamagnética, el estudio de dinámica de campos magnéticos y levitación por superconductividad (Efecto Meissner) Rodamiento electrodinámico Tecnología de montañas rusas lanzadas LED Throwie, un LED throwie (lanzamiento de LEDs) es un pequeño LED unido a una pila de reloj de pulsera y un imán de tierras raras (usualmente con epoxi conductor o cinta eléctrica), usado con el propósito de crear grafiti no destructivo y pantallas de luz Pastillas para guitarra eléctrica Miniaturas para juegos en particular Warhammer 40,000 y Warhammer Fantasy Battle PetroQuiMex

8 Panorama Debido al gran interés que han despertado las energías limpias, la informática y el sector de comunicaciones, se ha suscitado una alta demanda de minerales de tierras raras en diferentes países, incluido México. En consecuencia al dominio que tiene China con respecto a la producción de tierras raras, es considerado como el primer productor de minerales y aleaciones de tierras raras del mundo hasta alcanzar cerca del 97% de la producción mundial, por esta razón los precios se han elevado de manera importante. Los precios de las tierras raras en los años recientes han tenido incrementos entre 200 y 600% según la escasez de cada mineral. Es necesario cuantificar los recursos disponibles de una forma más adecuada, identificar las zonas potenciales y desarrollar tecnología de metalurgia minera Actualmente oscilan entre cincuenta mil y cinco millones de dólares la tonelada de concentrados óxidos colocando a las tierras raras entre los materiales más caros de la industria minera. La preocupación por la altísima concentración de la producción de aleaciones de tierras raras en un solo país ha galvanizado esfuerzos mundiales para mitigar su vulnerabilidad estratégica en este campo. 29 La Revista de la Industria Petrolera

9 investigación 30 Para los estudios de laboratorio relativos a la concentración de elementos tierras raras se emplearon técnicas analíticas de espectrómetros de masas, energía dispersiva y fluorescencia de rayos X Los precios de las tierras raras en los años recientes han tenido incrementos entre 200 y 600%; esto los coloca entre los materiales más caros de la industria minera. El gobierno de Estados Unidos creó el Critical Materials Hub (autollamado Proyecto Manhatan de las tierras raras) formado por los más importantes liderazgos de investigación en minería y materiales para impulsar iniciativas para fortalecer la disponibilidad de aleaciones de tierras raras. En el Reino Unido el tema llegó al parlamento; Dinamarca reaccionó asegurando en Groenlandia un hallazgo fuerte de minerales de tierras raras en una zona volcánica que resultó expuesta durante los deshielos provocados por el cambio climático. Con el mismo impulso varias compañías mineras internacionales en Afganistán, Nueva Zelandia y varios países africanos han encontrado importantes yacimientos de tierras raras en el pasado reciente. Mientras tanto, el académico de la UNAM, Lorenzo Martínez, sostiene que en México estos nuevos materiales como neodimio, praseodimio, europio, gadolinio o terbio, con sus excepcionales propiedades magnéticas, ópticas, eléctricas y electrónicas, serán detonantes de las energías: eólica, solar y geotérmica. Bajo esta inquietud de no ser tan dependiente de la industria asiática de tierras raras, el Instituto de Ciencias Físicas de la UNAM dirigió en 2013 un intenso trabajo de consorcio para el análisis de las formaciones geológicas mexicanas más afines a las tierras raras y organizó brigadas geológicas de campo en seis estados de la República Mexicana. Las regiones seleccionadas fueron los estados de Oaxaca, Hidalgo, Coahuila, Durango, Sinaloa y Sonora, mismos que fueron recorridos exhaustivamente por los equipos de geólogos del consorcio para recolectar muestras de rocas. Para los estudios de laboratorio relativos a la concentración de elementos tierras raras en dichas rocas se emplearon técnicas analíticas de espectrómetros de masas, energía dispersiva y fluorescencia de rayos X. Al respecto, el investigador Martínez comenta que la UNAM ha desarrollado importantes contribuciones científicas que sostienen que desde la Rodinia ocurrió la formación de la zona geológica llamada Oaxaquia. Actualmente este lugar ocupa desde el centro sur de México, específicamente Oaxaca que se despliega hacia el norte por el centro de México hasta Tamaulipas y Coahuila doblándose al poniente hacia Durango, Sinaloa y Sonora. Dicha región tiene la particular característica de contener rocas del grupo de las pegmatitas que contienen elementos químicos conocidos como tierras raras. PetroQuiMex

10 Fue muy estimulante encontrar que en los estados de la zona Oaxaquia existen rocas de concentraciones altas de tierras raras muy interesantes para la minería. Destacan en Oaxaca sitios de concentraciones excepcionalmente altas de tierras raras como cerio, lantano, neodimio, praseodimio, samario, europio, gadolinio, terbio e itrio. Sobresalen por su valor tecnológico estratégico el europio, terbio, neodimio y praseodimio, señala. Asimismo, los investigadores reconocen que otro de los lugares en donde pueden localizarse este tipo de metales es en la chatarra electrónica. México produce cerca de 300 mil toneladas anuales de desechos de televisores, computadoras, celulares y componentes automotrices que contienen una variedad de piezas reciclables de alto contenido de tierras raras. La metalurgia extractiva de tierras raras a partir de componentes de la chatarra electrónica representa un gran reto tanto para desarrollar metodologías económicamente viables para fomentar la extracción de estos valiosos metales, así como para cultivar la conciencia de la sociedad de reciclar estos materiales evitando su disposición en tiraderos a cielo abierto o rellenos sanitarios, en beneficio del medio ambiente. Las aleaciones de tierras raras requieren procesos avanzados de metalurgia para dar lugar a que los productos fabricados con ellas tengan las propiedades magnéticas y electrónicas excepcionales que las caracterizan. 31 La Revista de la Industria Petrolera