Del paper al mineral. Com es fabriquen els mòbils amb què llegim el diari?

L'edat de les terres rares és un període social on aquests minerals protagonitzen un paper important en el desenvolupament de l'era digital

Albert Compte Riba

26/09/2016

Activa't

L'Escola Politècnica Superior d'Enginyeria de Manresa acull des de fa més de 35 anys el Museu de Geologia Valentí Masachs. Es tracta d'un espai que gràcies a les aportacions de Josep Maria Mata-Perelló i Josep Closas i Miralles, entre d'altres, va permetre a l'enginyer tècnic de mines i gemmòleg Joaquim Sanz (Martorell, 1950), antic director del fons i actual membre col·laborador del museu, el desenvolupament de la secció 'Minerals del futur'. Es tracta d'una classificació basada en l'èxit industrial d'aquests minerals, en els avenços tecnològics que les seves propietats han permès. A la vegada, l'exposició no solament mostra en el nostre context diari per a què s'utilitza l'europi, què ens ofereix el coltan o com n'és de quotidià el tàntal per al dia a dia de les nostres societats digitalitzades, sinó que ens permet comprendre quin preu s'està pagant en alguns països i ens assenyala algunes indústries que tenen un futur prometedor, alhora que compromeses amb una utilització més racional dels recursos.

“Dins d'un dispositiu mòbil hi ha una quantitat immensa de punts on les terres rares hi poden intervenir”

- Quan vau crear la secció 'Minerals del futur' del Museu de Geologia Valentí Masachs?
En el moment en què van aparèixer els primers mòbils i per defecte, el boom de l'ús, per part de la indústria, de les terres rares, ara farà 9 anys. D'altra banda, un museu necessita de la novetat per tornar a mostrar-se com a atractiu. El museu es va crear fa uns 35 anys per donar servei als Estudiants de Mines, Prospecció i Sondejos amb un fons de roques, minerals i fòssils. Clar, quan van començar a venir escoles de Manresa, els nens es trobaven amb una exposició on solament hi veien pedres, ja que la finalitat divulgativa del museu estava pensada per a estudiants de carrera. Quan vaig tornar d'una estada al Museu d'Història Natural de Londres vaig importar la idea d'exposar no solament el mineral i les seves qualitats, sinó per a què serveix.

- A què fa referència el nom de terres rares?
Es tracta d'un concepte heretat. És un nom que prové del s. XIX quan a tots els minerals se'ls anomenava terres. I l'adjectiu rares prové del fet que en el moment de descobrir-los no se'n coneixia cap aplicació. És per això que avui dia, engloba un seguit de materials que no són terres, ni són rares. Una part dels elements que conformen el grup es caracteritzen perquè cada element s'utilitza perquè té solament una aplicació.

Mostra de la secció 'Minerals del futur' amb aplicacions reals | Foto: Albert Compte RIba

- Què més s'exposa dins la secció 'minerals del futur'?
Hi ha el grup de les terres rares, el grup del platí, el liti i un altre grup de minerals relacionats amb el sulfur de zenc d'on surt també el cadmi, l'indi, el gal·li. Es tracta d'un recull de minerals que tenen futur per a les seves aplicacions.

- Com es vinculen els 'minerals del futur' amb les noves tecnologies i els dispositius digitals?
Dins d'un dispositiu mòbil hi ha una quantitat immensa de punts on les terres rares hi poden intervenir. Des de la petita vibració que ens avisa en el moment de rebre una trucada, fins els colors de la pantalla, passant per la segmentació de la pantalla que permet al dispositiu, el fet de reconèixer els diferents punts sobre els quals toquem amb el dit una part o altra del vidre. Fora de les terres rares, el grup del platí, l'or, el coure o el magnesi, tots ells materials estratègics, s'utilitzen per fabricar els circuits integrats, les pistes conductores i altres.

- Què és un material estratègic per a un territori?
Es tracta de materials que tenen una utilitat exclusiva per a determinades aplicacions en la industria. Són materials comuns o poc comuns i la seva extracció pot ser senzilla o complexa. Quan es troba un nou material, en funció de les seves característiques físiques i químiques es mira per què es pot fer servir. En aquest punt s'obren dues vies: o bé es poden començar a aplicar sobre nous processos industrials i tecnològics que fins al moment eren teòrics o no se'n contemplava una evolució o també, s'utilitzen com a substitut d'altres minerals per a millorar el resultat d'un o altre producte.

Vitrina on s'exposen algunes aplicacions de l'alumuni | Foto: Albert Compte Riba

- Què significa viure a l'edat de les terres rares?
L'edat de les terres rares és un període social on aquests minerals protagonitzen un paper important en la conformació del què s'ha batejat com a era digital, amb un paper important en el món dels mòbils i equips electrònics petits amb una gran potència.

- Com és el cas de l'europi?
L'europi és un mineral que s'utilitza exclusivament en la producció de suports electrònics, com en els mòbils o també, com a element que li dóna el to vermell a les pantalles de TV, dels mòbils, ordinadors. El mercat de les terres rares està controlat en un 97% per la Xina. Si això és així, també és cert que s'estan buscant substituts, alternatives, perquè l'escassetat és un altre element que va lligat al grup de terres rares.

- Hi ha països que tenen 'sort geològica'. Què vol dir això?
Es tracta d'una confluència de factors, casualitats geològiques poc comunes, que permeten una extracció de les terres rares a molt baix cost, en jaciments amb quantitats de concentració majors. Habitualment, per extreure terres rares has de partir les roques que les contenen. En els processos geològics hi ha un procés anomenat lixiviació. Al llarg de milions d'anys, una roca concreta es veu travessada per aigües hidrotermals, les quals esquerden la roca que conté les terres rares, a la vegada que dissolen aquests minerals. Gràcies a aquest treball geològic de filtratge, l'extracció no es fa sobre la mateixa roca, sinó en estrats inferiors, on els elements que duia l'aigua queden fixats en capes geològiques argiloses. No és el mateix haver de treballar la roca per extreure'n els minerals que es busquen que separar-los de l'argila, la qual cosa implica un cost econòmic molt més baix.

Secció de l''Àrea de reflexió' sobre l'ús i l'extracció dels minerals | Foto: Albert Compte Riba

- Què representa el coltan en relació amb la República Democràtica del Congo?
El Congo es troba també en un territori que ha viscut el què definim com a sort geològica. En canvi, a diferència d'altres jaciments, la mà d'obra que treballa les roques pegmatites a cel obert per separar-ne els granets de coltan, petits com una ungla, són joves a qui se'ls sotmet a unes condicions de treball dures. Aquests joves també treballen en mines a 100 o 200m sota terra, d'on també se n'extreu cassiterita, diòxid d'estany, als quals se'ls equipa amb un martell i una escarpa. A diferència d'altres estats on aquests minerals són extrets per empreses que accepten marcs legals, al Congo qui governa l'exportació són grups militars que utilitzen el mercat negre i el contraban per oferir el producte molt més barat.

- Aquest conflicte està representat en l'exposició?
Sí. Em sembla que és un dels pocs museus al món on s'associa el conflicte al mineral. Per exemple, la secció de mineralogia del Museu de Ciències Naturals de Brussel·les (Bèlgica), país que abans tenia el Congo com a colònia, no mostra les conseqüències que ha generat l'extracció de coltan.

- Quines aplicacions té el tàntal?
Tots els aparells electrònics tenen en els seus circuits, condensadors. Habitualment estan fets d'alumini i poden reduir-se a un màxim de 5mm d'alt per 2mm de diàmetre. Fins que no van aparèixer els micro-xips, els mòbils, els quals necessiten segons cada marca, entre 60 i 70 condensadors, duien una bateria com una maleta, més gran que el telèfon. Amb aquesta quantitat de condensadors, resistències, transistors i altres elements seria impossible crear dispositius de les mides que actualment la indústria ofereix.

- Com es va descobrir?
Arran d'una experiència de l'exèrcit nord-americà es va comprovar que el capçal dels míssils, on hi ha la càrrega explosiva, però també un dispositiu de localització electrònic, s'escalfava per sobre de 70º, una temperatura que feia desvariar els condensadors fets d'alumini i desviar el míssil del seu objectiu. Van tenir un doble bingo quan van experimentar amb el tàntal, perquè no solament van trobar un material que aguantava les seves propietats per sobre dels 100º, sinó que es podien fabricar molt més petits que amb l'alumini, amb una centèsima part de la mida.

Un exemple de la miniaturització dels components dels mòbils | Foto: Albert Compte Riba

- I el niobi?
S'utilitza per a la fabricació d'acers especials que necessiten aguantar temperatures extremes, com per exemple les canonades de l'àrtic per on s'hi transporta gas o cru des de Sibèria i que han d'estar soterrades a temperatures inferiors als 15 o 20º sota zero. L'acer sol no aguanta aquestes condicions a mig termini perquè en pocs anys s'esquerdaria, mesclant-lo amb niobi permet fer les canonades més resistents, menys pesades i amb majors propietats mecàniques.

- Quins dels 'minerals del futur' que teniu catalogats consideres que tindran un major èxit en l'aplicació industrial?
Es tracta d'un mercat que varia al llarg dels anys. L'europi, del qual n'hem parlat abans, ara mateix s'utilitza molt, però qui sap si se'n trobarà un substitut. Tots els minerals del futur que mostrem en l'exposició són elements en constant investigació perquè s'hi estan trobant noves aplicacions.

- Es contempla alguna previsió sobre quan pot durar aquest període inestable sobre la substitució de minerals, potser escassos, en pro de nous elements més comuns, amb més reserves?
Es tracta d'un procés evolutiu on la característica de l'esgotament de la font o el recurs ha obert altres línies de mercat, com per exemple al Japó, on s'ha creat una indústria que anomenen mineria urbana. Està clar que recollir dispositius llençats i extreure'n els minerals re-utilitzables és més car que comprar-los extrets de la natura, però que pel fet de ser esgotables, se'n ven una quantitat determinada a l'any. I això sense comptar que cada poc temps es troben noves aplicacions per als minerals que ja estem fent servir.

- A què es deu l'aparició de la mineria urbana?
El litigi entre la Xina i el Japó va començar quan la Xina va vetar l'exportació de terres rares al Japó. En aquest punt, el Japó va decidir abastir-se de terres rares a partir del reciclatge dels components electrònics. Actualment el veto ha afluixat, a la vegada que Japó ha esdevingut una potència mundial en la recuperació d'aquests minerals.

- Es preveu a curt termini una substitució del silici en els components electrònics?
No. El silici segueix funcionant molt bé i a part de ser un element que podem trobar en molts llocs, fins i tot s'està fabricant ja de forma sintètica a partir de sorres silíciques. Es produeixen uns cilindres i es tallen a llenques per aplicar-hi components electrònics.

Llenca de silici produït de forma sintètica amb xips | Foto: Albert Compte Riba

- De quina forma la geologia preveu l'èxit en l'ús per part de la indústria d'uns minerals en pro d'uns altres?
En geologia, quan trobes un jaciment fas el càlcul de reserves, calcules el volum del jaciment. En aquest sentit la Xina va provocar un conflicte internacional amb les terres rares. Al principi explotava i venia al mercat sense contemplar-ne les seves reserves, tancant contractes de proveïment fins que va decidir aplicar polítiques restrictives en quant a la quantitat de minerals exportats, trencant els contractes i endurint les condicions fins al punt que hi va intervenir el Tribunal Internacional del Comerç, el qual va donar la raó als demandants. Fins aquell moment, països com EEUU, amb gran quantitat de terres rares als seus jaciments havien decidit tancar les mines en pro dels preus amb què la Xina venia als mercats el niobi. Actualment, molts països han reobert les mines o es troben en processos de reactivar-les.