El futuro de la sustentabilidad energética depende de las tierras raras, un grupo de 17 elementos químicos cuyas aleaciones favorecen la eficiencia de aerogeneradores eólicos, la iluminación tipo LED en casas y calles y el transporte tanto eléctrico como de celdas de combustible a base de hidrógeno, indicó Lorenzo Martínez Gómez, del Instituto de Ciencias Físicas (ICF) de la UNAM.
La transición mundial de la industria petrolera a la de las energías sustentables ya está ocurriendo, y su futuro depende de las tierras raras como materiales para fabricar equipos sustentables, afirmó el galardonado con el Premio Nacional de Ciencias y Artes en el área de Tecnología y Diseño en 1992 a propósito del Día Mundial del Medio Ambiente, que se festeja mañana, 5 de junio.
El universitario es responsable de este proyecto de alcance nacional, que involucra a 22 investigadores de varias instituciones, y en el que participan la Secretaría de Energía (Sener), el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), varias universidades estatales y la UNAM mediante el ICF y los institutos de Ingeniería (II) y de Energías Renovables (IER).
Martínez Gómez y sus colegas parten de analizar la geología mexicana para conocer con cuántas tierras raras cuenta el país, ensayan aleaciones y el desarrollo de nuevas tecnologías, a la par que forman especialistas en el área.
"Buscamos la sustentabilidad energética. Esto le interesó a la Sener y al Conacyt, porque muchos de los componentes de equipos sustentables, eléctricos y de transporte se fabrican con tierras raras", señaló.
Gracias al desarrollo de aleaciones con esos 17 elementos químicos fue posible que la energía eólica tuviera un rol preponderante en todo el mundo. "El transformador eléctrico que gira se puede hacer con aleaciones de neodimio y praseodimio, que poseen una fuerza magnética excepcional, y son dos tierras raras", dijo.
La fuerza de los magnetos es tan grande que en un tamaño relativamente pequeño se pueden tener aerogeneradores eléctricos de 10 megawatts. "Son muy eficientes, pues con otro material magnético se tendría que hacer un equipo muy grande y no es viable", ejemplificó.
En la parte de iluminación, el planeta se volcó hacia los LED, pequeños dispositivos que emiten gran luminosidad con poca potencia. Se duplicó la eficiencia de las lámparas al grado que se ha abaratado mucho la iluminación, tanto al interior de las casas como en las calles.
"Esto se logró gracias a las propiedades fluorescentes de varias tierras raras, que no se explotaban antes. Ahora es posible iluminar las ciudades o el interior de edificios con muy poca corriente eléctrica".
En otro ejemplo, la posibilidad de contar con transporte eléctrico está relacionada con la fabricación de baterías. Hasta ahora, los autos eléctricos han tenido poca capacidad de desplazamiento.
"Por mucho tiempo, 50 kilómetros era mucho para un auto eléctrico, pero en la actualidad, con sistemas de almacenamiento modernos se ha logrado tener autonomías de seis horas o 600 kilómetros. Ya compiten con la gasolina. Esas baterías se están desarrollando en el mundo y gran parte de ellas están hechas a base de tierras raras: neodimio, lantano, cerio y praseodimio", añadió.
La sustentabilidad energética busca usar el hidrógeno como combustible y convertirlo directamente en corriente eléctrica para automotores. "Algunas marcas de coches tienen un sistema de hidrógeno con uno de celdas de hidrógeno o de combustible, que son como placas de batería, y al pasar el hidrógeno a través de ellas favorecen una diferencia de potencial eléctrico capaz de activar a un motor. Estas placas están hechas de lantano, otra tierra rara", subrayó.
En el Fondo Conacyt-Sener de Sustentabilidad Energética, que desde la academia encabeza Martínez Gómez, comenzaron por buscar la materia prima en nuestro territorio. "Enviamos brigadas geológicas y encontramos tierras raras principalmente en Oaxaca, pero también en Hidalgo, Zacatecas, Coahuila, Sonora, Sinaloa y Durango".
En la primera etapa del proyecto han participado la UNAM; la Universidad Autónoma del Carmen y el Instituto Tecnológico Superior de Calkiní, en Campeche; además del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (PICYT). "Tenemos un universo de cerca de 200 muestras y varias de ellas tienen tierras raras importantes", resaltó.
Un país con recursos de tierras raras será en el siglo XXI tan importante como una nación petrolera. "En Noruega, este 2017 el 30 por ciento de los coches son eléctricos. Hay más conciencia entre la gente, va madurando la sociedad. En México ya hay carros eléctricos a precios competitivos. Para dar ese salto se necesitan tierras raras, una industria nacional para las baterías".
Formación de especialistas
Martínez Gómez comentó que en la UNAM se forman especialistas en baterías y almacenamiento. "Apenas estamos a tiempo para atender esa demanda; como país tenemos que participar en la generación de conocimiento y dar lugar a que ocurra este cambio. Mucha de la tecnología espacial ha ayudado, pues se ha adaptado a las necesidades terrestres".
Actualmente, el universitario y sus colaboradores trabajan en varios pasos: ubicar las tierras raras, tener las muestras de roca y hacer la metalurgia extractiva (separar de la roca los minerales de interés y obtener el beneficio del yacimiento), lograr el concentrado de tierras raras y con éste hacer aleaciones metálicas y lograr que sean útiles para tecnologías limpias.
"También necesitamos desarrollar conocimientos y tecnologías para el almacenamiento de energía y de iluminación. A hacer las aleaciones tenemos dedicadas tesis de unos 15 estudiantes que trabajan en el proyecto. Seis son de doctorado y otras tres de posdoctorado", concluyó.
En su resolución del 15 de diciembre de 1972, la Asamblea General de Naciones Unidas designó al 5 de junio como Día Mundial del Medio Ambiente, y pide que todos los años se emprendan actividades que reafirmen la preocupación por la protección y mejoramiento del entorno.
Esta efeméride ha ayudado a crear conciencia y a hacer presión para abordar temas como la reducción de la capa de ozono, la gestión de productos químicos tóxicos, la desertificación o el calentamiento global. Se ha convertido en una plataforma mundial para realizar acciones en torno a cuestiones como la contaminación marina, el consumo sostenible o los delitos contra la fauna y la flora silvestres.
