El Catedrático del Área de Estratigrafía de la Universidad de Alcalá, José Francisco García-Hidalgo Pallarés, nos detalla las características físico-químicas de los minerales que se usan en distintos electrodomésticos.
- ¿Qué minerales se usan para fabricar teléfonos móviles?
- Se usan decenas de minerales y muy variados. Hay que recordar que todos los materiales no orgánicos (cuya fuente es animal o vegetal) que usamos los seres humanos proceden de minerales. Todo, absolutamente todo lo que compone un móvil procede de algún mineral. Lo que también sucede es que es muy raro que en el día a día usemos los nombres de esos minerales; con alguna muy rara excepción, como es el caso del coltán o columbita-tantalita de la que se extrae el Tántalo. Lo que realmente solemos hacer es nombrar los elementos químicos derivados de esos minerales, por ejemplo, en la mayoría de las páginas web que se pueden consultar al respecto, se habla del Cobre y no de la Calcopirita, como mineral fuente de cobre. Algunos de ellos, y sin ser exhaustivo, por no ser muy largo, podrían ser:
En las pantallas, una fuente son las arenas de cuarzo de las que se obtiene vidrio. La bauxita, una mezcla de hidróxidos de Aluminio (carcasas) es también una fuente de Galio (como subproducto); la blenda (o esfalerita, un sulfuro de cinc) es fuente de Indio y Germanio (también como subproductos); y la casiterita fuente de estaño. Todos esos elementos, Galio, Indio, Germanio, Estaño se usan en los LEDs, revestimientos conductores y circuitos de la pantallas de los móviles, pero realmente proceden de la bauxita, la blenda o la casiterita.
En los circuitos integrados las placas de silicio proceden nuevamente del cuarzo. De la calcopirita procede el cobre como elemento conductor de la electricidad. La arsenopirita es una fuente de arsénico, que se utiliza en amplificadores de potencia y de radiofrecuencia. El Tántalo, del que ya hemos hablado antes, procede del mineral coltán y usa para regular el voltaje y mejorar la calidad de audio de un dispositivo.
El Litio, que se usa en los cátodos de las baterías de iones de litio por su conductividad eléctrica y térmica, procede de minerales como la Espodumena, una variedad de piroxeno y la Lepidolita, un tipo de mica, ambos ricos en Litio; aunque en la actualidad las sales de litio de los salares son también una fuente muy importante de esta materia prima.
- ¿Por qué estos y no otros? ¿Cuál es su función en esta tecnología?
- En primer lugar, son precisamente la propiedades físico-químicas de dichos elementos lo que permite su uso de una forma u otra en los móviles. De los minerales y elementos de los que ya hemos hablado, el cuarzo se usa en las pantallas por su transparencia y en las placas de silicio por sus características de semiconductor, no siendo conductor (como el cobre) ni un aislante (como el plástico), tiene una capacidad natural de permitir el paso de la electricidad que se puede modificar para controlar el flujo de electricidad sin requerir grandes técnicas.
En segundo lugar, lo que tratamos de usar, si podemos, es que esos elementos sean abundantes y baratos. Volvamos a tomar el caso de silicio (cuarzo), este es el octavo elemento más abundante en el universo, y si pensamos solo en la Tierra, el 28% de la corteza es silicio; los silicatos son los minerales más abundantes y el cuarzo es solo Silicio y Oxígeno (SiO2). Así pues, al ser un material muy común es una materia prima sencilla y barata de conseguir. Para cada aplicación lo que buscamos son elementos, y por tanto minerales de los que procedan, abundantes y baratos. Lo mismo sucede con el cobre, por ejemplo, como metal conductor de la electricidad; es muy buen conductor, fácilmente maleable, abundante y barato.
- ¿Se les da otros usos que no sea la tecnología?
- Claro, casi todos los elementos y sus minerales tienen múltiples aplicaciones. Tomemos como ejemplo el wolframio, que es lo que hace vibrar nuestros móviles y procede del mineral wolframita, pues también se usa para generar resistencias para hornos eléctricos, contactos eléctricos para los distribuidores de automóvil, en barnices para tintorería, en las puntas de los bolígrafos; su variedad de carburo sinterizado se emplea para fabricar herramientas de corte y está actualmente siendo muy empleado en la guerra de Ucrania como proyectil anticarro, por su elevado punto de fusión y densidad. Otro ejemplo, el litio se usa, entre otras cosas, para la fabricación de grasas lubricantes de usos múltiples, como absorbente de CO2 en la industria espacial y submarinos, como fuente de energía eléctrica (para todo tipo de baterías, no solo la de los móviles) y hasta para elaborar medicamentos; de hecho, el carbonato de litio se emplea en tratamientos de psicopatologías, siendo al parecer un estabilizador del estado de ánimo. Todos ellos proceden de minerales.
- ¿Tiene algún tipo de toxicidad durante el proceso de extracción, manipulado y uso final en el teléfono?
- El manipulado y uso final del teléfono, ya en nuestras manos, no tiene ningún tipo de toxicidad o problema directo para las personas en cuanto al tema de minerales y/o elementos. Otra cuestión muy diferente es el ‘antes’ y el ‘después’ de su uso.
En el caso del ‘antes’, todos los minerales requieren primero algún tipo de exploración geológica, luego de minería y, finalmente de diversos tipos de procesados antes de poder obtener la materia prima final. Para todas las materias primas, los procesos mineros extraen el mineral; en la mayor parte de los casos se suele realizar a cielo abierto y requiere el movimiento previo de miles de toneladas de rocas sin ningún valor, que se denominan “estériles” y se depositan en los alrededores de las minas, con un impacto visual alto, pero poco impacto ambiental (a fin de cuentas, ya estaban allí y lo que hemos hecho es moverlas de posición). A continuación, el mineral objetivo no aparece con una pureza del 100% en las rocas, hay que separar la “mena” (mineral valioso) de la “ganga” (mineral sin utilidad; de ahí la palabra “ganga” como algo de poco valor), se obtiene entonces un “concentrado” de bauxita (Al2O3) con una pureza alta (normalmente >80%); pero de aquí hay todavía que separar el aluminio (Al) del oxígeno (O). Estos dos tipos de procesos, separación de mena y ganga y separación del elemento químico, ya si son mucho más agresivos para el medio ambiente. Para estos procesados se requiere agua y diversos ácidos (entre otras cosas) y se generan unas “balsas” de residuos mineros que pueden ser altamente ácidas y tóxicas para el medio ambiente.
En cuanto al ‘después’ efectivamente muchos de esos elementos y otros que no hemos nombrado son altamente tóxicos, la mayoría de ellos metales o semimetales como Arsénico, Antimonio, Plomo, o Cadmio entre otros muchos. Asimismo, un elemento muy contaminante son las baterías. Este es un problema común a muchos deshechos humanos.
- ¿Cómo su extracción puede afectar al medio ambiente?
- La extracción minera tiene un impacto muy alto sobre el Medio Ambiente, como acabamos de comentar, que los diferentes países, con legislaciones más o menos blandas o duras, según el cristal con que se mire, tratan de tener controlado de alguna manera.
Otra cosa son los impactos éticos de la minería y de alguna minería en particular. Hace un tiempo fue noticia importante el tema de los denominados ‘minerales de sangre’, como el título de la película. El coltán por su impacto en las poblaciones humanas del Congo, en las poblaciones de gorilas de montaña, en la destrucción del Medio Ambiente local y en el enriquecimiento de algunos caudillos militares para financiar sus guerras, tuvo un impacto muy alto en los países occidentales como ‘mineral de sangre’. Ha pasado el tiempo y no tengo información suficiente para conocer el estado de la cuestión actual en este caso; es posible que haya mejorado algo, pero simplemente ha desaparecido de las noticias y no solo ahora con el tema de la pandemia y de Ucrania y otros, sino en general, hace ya mucho tiempo no se oye nada de esto, lo que no quiere decir que no siga sucediendo. En los aspectos ambientales, lo que debemos ser conscientes los seres humanos es que cualquier actividad que realicemos (no solo la minería) tiene su impacto en el Medio Ambiente (clima incluido).
- Al ser minerales escasos, ¿no se podrían sustituir por otros elementos? ¿Existe la posibilidad de producir estos minerales de forma sintética?
- El sustituirlos por otros elementos o compuestos siempre es un tema de investigación activa por parte de universidades y compañía privadas; también, más que sustituirlos en lo que se está trabajando es en el tema del reciclaje. Lo que sucede es que este reciclaje es también muy costoso en medios materiales y energéticos, y sigue siendo más barato contaminar y extraer nuevos minerales que reciclar; pero, con le tiempo debe ser el objetivo principal.
En cuanto al tema de la génesis de forma sintética, en la mayoría de los casos se puede hacer con algunos minerales, en este caso sí que hablamos de ‘minerales’ como el diamante o la circonita que se pueden generar industrialmente. Pero en el caso de los elementos de los móviles esto no se puede hacer porque ya estamos utilizando el elemento en su forma elemental más simple; el caso del silicio o el cobre, por ejemplo, los usamos tal y como los hemos extraído de un mineral concreto (cuarzo, calcopirita), pero no podemos formar silicio o cobre sintético porque habría que utilizar técnicas de fusión nuclear que requerirían tal cantidad de energía que solo ocurren en el interior de algunas estrellas del Universo. Todo el cobre o el silicio que usamos y que usaremos en el futuro los seres humanos se formó en el interior de alguna estrella por nucleosíntesis estelar hace miles de millones de años y hace unos 4.600 millones de años esos átomos acabaron en una nube de gas interestelar que, con el tiempo y la gravedad dio lugar al Sistema Solar y a la Tierra tal y como la conocemos ahora. Los procesos geológicos los concentraron, por encima de la media del planeta, en algunos sitios concretos que solemos denominar ‘yacimientos minerales’ y los geólogos son los científicos especializados en su búsqueda y localización.