Mineral oculto que enciende la modernidad

En tiempos de inteligencia artificial y tecnología, mucho se habla de lo importante que son las tierras raras. Se llaman así porque se encuentran en minerales poco comunes y sus propiedades químicas son muy similares entre sí, lo que las hace difícil de separar. Se dice que la palabra tierra en el contexto de minería se refiere a los óxidos metálicos que no se disuelven en agua, y que son difíciles de obtener en forma pura. Las tierras raras son 17 elementos la tabla periódica, un grupo compuesto por los 15 lantánidos (número atómico 57 al 71) más el escandio (Sc, número atómica) y el itrio (Y). A pesar de las diferencias entre los lantánidos y los otros dos elementos, se agrupan bajo el mismo rótulo de tierras raras porque se explotan juntos. Por ejemplo, yacimientos como la bastnasita, la monacita o la xenotima contienen mezclas de lantánidos, más Sc y Y.

Las tierras raras son muy relevantes porque sin ellas no existiría buena parte de la tecnología contemporánea. Son materiales que más allá de su uso, cobran relevancia geoestratégica y en especial ahora en tiempos de guerras comerciales. En este escrito pretendo explicar de manera sencilla el origen técnico de esa rareza química y electrónica, mirar un poco la estructura de mercado de estos materiales y por último como participar de éste como inversionista individual.

La química de lo “raro”: confusión 4f/5d

Lo realmente especial de estos 17 elementos es su configuración electrónica que es lo que les otorga esas características especiales. Recordemos que toda la materia del universo está formada por átomos, y un átomo está definido por su número de protones (número atómico) y que cada tipo de átomo corresponde a un elemento químico (hidrógeno, oxígeno, hierro, etc.). En su forma neutra, los protones de un átomo están balanceados por igual número con los electrones. Podemos entonces decir que los protones son la “cédula de identidad” del átomo, mientras que los electrones -en especial los de la última capa que se conocen como electrones de valencia- son la “identidad química” que no es más que la forma como se relaciona con otros átomos. Por eso, en química se estudian enlaces y reacciones mientras que los protones son más relevantes en física nuclear (de allí su nombre).

Con ello, el número atómico se refiere al número de protones que tiene un átomo, por ejemplo, el oxígeno tiene número atómico 8, lo que quiere decir que tiene 8 protones (y 8 electrones en su forma neutra). Esos electrones se “acomodan” alrededor del núcleo como una serie de planetas alrededor del sol, y lo hacen por capas y en subniveles, un total de 7 capas y 4 subniveles por capa. Ese llenado se hace siguiendo el Principio de Aufbau que predice un orden ideal de llenado, donde los electrones llenan primero los orbitales de menor energía y después los de mayor energía, construyendo así la configuración electrónica del átomo. Algunos recordarán (con horror) que en bachillerato vimos el famoso diagrama de Möller o regla de las diagonales que era simplemente una guía para ordenar los electrones en cada capa y su respectivo subnivel (diagrama abajo).

A manera de ejemplo, la configuración electrónica del Hierro (Fe), con número atómico 26 es: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶.

La “rareza” radica en que el Principio de Aufbau no aplica para los lantánidos*. Aufbau nos daría que el orden es: 6s → 4f → 5d → 6p, pero en los lantánidos ocurre que los orbitales 4f y 5d están casi a la misma energía, y los electrones a veces entran en 4f, otras en 5d, produciendo configuraciones irregulares. Esa “rareza” en los orbitales 4f y 5d es lo que le otorga el perfil “raro” a estos elementos, y gracias a esa anomalía energética es que el comportamiento eléctrico de los lantánidos es especial.

(*) Cabe anotar que los otros 2 elementos que no son lantánidos, Escandio (Sc) y el Itrio (Y), no tienen esa rareza electrónica, pero sí están en el grupo 3 de la tabla periódica al igual que los lantánidos (y los actínidos). Lo que comparten entre todos ellos es la capa de valencia s² (última capa de electrones, la más externa de un átomo), lo que significa que todos estos 17 elementos se parecen porque su química está dominada por un estado de oxidación +3.

Esa “rareza” 4f / 5d es lo que le otorga el perfil especial a estos elementos, que se traduce en:

1. Propiedades químicas casi idénticas: casi todos reaccionan como (+3), es muy difícil separarlos de sus minerales.

2. Magnetismo inusual: Los electrones 4f no apantallan bien la carga nuclear y muchos quedan desapareados. Esto da momentos magnéticos intensos y comportamientos paramagnéticos o ferromagnéticos. Ejemplos: Gd³⁺ (4f⁷): muy magnético → usado en resonancia magnética (MRI). También el Nd, Pr, y Sm, son la base de los imanes permanentes más potentes.

3. Propiedades ópticas únicas: Las transiciones electrónicas intra-4f producen colores y luminiscencia muy características. Ejemplos:

   Eu³⁺ → emite luz roja (pantallas, LEDs).

   Tb³⁺ → emite luz verde.

   Er³⁺ → emite en el infrarrojo (fibra óptica, telecomunicaciones).

4. Contracción lantánida: Como los 4f no apantallan bien, el núcleo atrae más fuerte, con lo que los radios atómicos disminuyen de La a Lu. Implicación práctica: influye en catálisis, compuestos organometálicos y materiales avanzados.

   En síntesis, la “rareza” de las tierras raras proviene de irregularidades en el llenado de orbitales con una gran homogeneidad química, lo que las hace a la vez similares entre sí, pero únicas en aplicaciones tecnológicas.

El mercado de las tierras raras = China y el resto

La producción de tierras raras fue de 390.000 toneladas (medidas en REO*) en 2024, tres veces lo que fue en 2017 (132.000 toneladas). China representa el 70% de la producción mundial de REO con 270.000 toneladas, seguido de lejos por Estados Unidos con el 12% con 45.000 toneladas, luego Myanmar con el 8% (30.000 toneladas) y luego una serie de países dentro de los que resaltan Nigeria, Australia, Tailandia, India y Rusia. Sin embargo, en cuanto al mineral refinado que es lo realmente importante, China sube al 85-90% del total de material refinado en el mundo. Y en cuanto a reservas, China con 44 millones de toneladas de mineral lidera de lejos (casi 40% de las reservas globales), seguido de Brazil con 21 millones (Estados Unidos con menos de 2 millones).

(*) Las tierras raras no se extraen como metales puros, sino contenidas en minerales como Bastnasita (fluorocarbonatos), Monacita (fosfatos), arcillas de adsorción iónica. En esos minerales, los elementos aparecen en formas químicas distintas (óxidos, carbonatos, fosfatos). Para poder comparar entre países y depósitos, se necesita un denominador común. Ese denominador es el óxido de tierras raras equivalente (REO, por sus siglas en inglés).

Importante anotar que las tierras raras se clasifican en dos grandes grupos:

LREE – Light Rare Earth Elements (Tierras raras ligeras) y comprende 6 de los 17 elementos. Se agrupan aquí los elementos de número atómico más bajo: Lantano (La), Cerio (Ce), Praseodimio (Pr), Neodimio (Nd), Prometio (Pm), Samario (Sm). Son más abundantes en la corteza terrestre y generalmente se concentran en minerales como bastnasita y monacita y son en promedio más fáciles de refinar.

HREE – Heavy Rare Earth Elements (Tierras raras pesadas) y comprende 11 de los 17 elementos, desde el Europio (Eu) hasta el Lutecio (Lu) en el grupo de lantánidos, además del Iterbio (Yb) y el Itrio (Y). Son mucho más escasos en la corteza terrestre, suelen encontrarse en arcillas iónicas de baja ley (baja concentración), lo que obliga a extraer toneladas de material para obtener pocos gramos del elemento. El proceso de lixiviación en arcillas es intensivo y con riesgos ambientales altos. Son más difíciles de separar, más caros, pero de alto valor estratégico.

La refinación de HREE está enteramente dominada por China. Aunque el volumen de HREE es menor, su relevancia tecnológica es alta como veremos más adelante. Hay reportes que la empresa Lynas (Australia), Neo (Estonia), Solvay (Bélgica) tienen algo de capacidad de refinación de HREE o proyectos en camino, pero en una escala muy baja.

En cuanto a las empresas, abajo un corto panorama de las empresas líderes mundiales:

China Northern Rare Earth Group High-Tech Co.: Sede en Baotou, Mongolia Interior. El mayor productor del mundo, especializado en LREE (Ce, La, Nd, Pr).

China Minmetals Rare Earth Co.: Controla varias minas y plantas en el sur de China. Enfocado en HREE (Dy, Tb, Y) provenientes de arcillas iónicas.

Chinalco Rare Earth & Metals Co. (subsidiaria de Aluminum Corporation of China): Produce tanto LREE como HREE, con fuerte presencia en separación y refinado.

China Southern Rare Earth Group: Fuerte en HREE, especialmente disprosio y terbio.

Shenghe Resources Holding Co.Tiene alianzas internacionales (ej. con MP Materials en EE. UU. y Greenland Minerals).

Ganzhou Rare Earth Group: Sede en Jiangxi, centro neurálgico de arcillas iónicas (HREE).

Xiamen Tungsten Co. (división de tierras raras): Productor diversificado, con ramas en metales duros y tierras raras.

Y por fuera de China hay principalmente dos empresas de importancia:

Lynas Rare Earths: Australia / Malasia, con minería y refinado. Es el líder fuera de China.

MP Materials: Estados Unidos, con minería y más recientemente con refinado de NdPr localmente.

Por tipo de material, de lejos el material más importante es el Nd (* y en menor medida el Pr), ambos LREE, que se usan para fabricar imanes permanentes de NdFeB (neodimio-hierro-boro). Estos imanes, también conocidos como REPM (Rare Earth Permanent Magnets**) son en sí solos la aplicación más importante de las tierras raras (80% del valor de mercado total de tierras raras). Estos imanes son indispensables en vehículos eléctricos, turbinas eólicas, robots industriales y dispositivos electrónicos. Le siguen el Dy (disprosio) y Tb (terbio) que son pequeños en volumen (son del tipo HREE), pero críticos para mejorar la resistencia térmica de los REPM (altísimo valor estratégico). Luego le siguen el Ce (cerio) y La (lantano) que se producen en gran volumen (aplicaciones más viejas como pulido de vidrio, catalizadores, baterías), pero con bajo precio y menor impacto económico. Los otros (Sm, Eu, Gd, Y, etc.) van en nichos de alto valor, pero bajo volumen como láseres, fósforos, medicina.

(*) En la naturaleza, los elementos neodimio (Nd) y praseodimio (Pr) aparecen juntos en los mismos minerales (bastnasita, monacita). Sus propiedades químicas son tan parecidas que es muy difícil y costoso separarlos completamente. Por eso, en minería y refinado se producen típicamente como una mezcla de óxidos NdPr.

(**) También hay REPM conocidos como SmCo magnets (Samarium-Cobalt), basados en Samario (Sm), otro elemento del tipo LREE. Estos imanes se usan aeroespacial, defensa y ambientes con alta temperatura.

La dependencia en China es de una magnitud asombrosa, porque controla toda la cadena: desde el recurso en el suelo hasta el producto final de más alto valor. Es un absoluto dominador, por donde se le mire:

- Tiene la mayor cantidad de reservas (casi el 40% de las reservas globales).

- Es el mayor productor de REO en el mundo (70% del total global).

- Es el mayor refinador de tierras raras (85-90% del total global).

- Es el mayor fabricante de REPM en el mundo (más del 90% de la fabricación de imanes permanentes), que es la mayor aplicación de tierras raras.

Otros países, principalmente Estados Unidos y Australia, vienen trabajando fuertemente en bajar esa dependencia. Por ejemplo, MP Materials que es la empresa que opera la única mina de tierras raras en funcionamiento en Estados Unidos, en Mountain Pass, California, acaba de anunciar un acuerdo con el Departamento de Defensa, quien invertirá 400 millones de dólares en nuevas acciones preferentes, lo que le dará aproximadamente un 15 % de participación en la empresa. Así mismo, Apple y MP Materials recientemente anunciaron un acuerdo, con un compromiso de 500 millones de dólares por parte de Apple para comprar imanes de tierras raras fabricados en EE. UU. a partir de materiales reciclados. MP Materials ampliará su planta en Fort Worth, Texas, para producir estos imanes, iniciando los envíos en 2027 para respaldar los productos de Apple.

Por su parte, Lynas -mayor productor fuera de China- podría buscar acuerdos con un fabricante de imanes industriales después de recaudar 750 millones de dólares para aumentar su producción de los metales necesarios para la defensa y la descarbonización.

Las tierras raras como vehículo de inversión

Siendo las tierras raras un importante capítulo dentro de la infraestructura moderna, y dada su relevancia futura, tiene todo el sentido buscar participar de las empresas de este sector. Sin embargo, la dificultad radica en que el grueso de las empresas está en China. Algunas de ellas cotizan en la bolsa china, y de lo que he investigado ninguna de las siete tiene ADR (American Depositary Receipt: es un certificado negociable emitido por un banco estadounidense que representa acciones de una empresa extranjera y permite que inversionistas compren y vendan acciones de compañías extranjeras en dólares y en bolsas de EE. UU. sin tener que ir al mercado de origen).

Invertir directamente en la bolsa en China es posible, pero existen controles de capital y limitaciones en la repatriación de fondos (sacar ganancias de China puede ser lento o costoso). Muchas de las grandes empresas chinas son estatales o semi-estatales, lo que pone en duda el gobierno corporativo de las empresas, sus incentivos y por ende la transparencia.

Queda entonces, en mi humilde opinión, pocas opciones directas. Una es MP Materials que ha tenido un rally impresionante este año, pasando de US$ 16 a US$ 68 actualmente, todo ello en respuesta a la respuesta estratégica de Estados Unidos y siendo MP la única empresa en Estados Unidos que mina y refina. La otra es Lynas Rare Earths a través de su ADR cotizado en Estados Unidos bajo el símbolo LYSDY, que se negocia en el mercado OTC (Over‑The‑Counter), también con un rally importante este año.

En cuanto a ETF´s , no he encontrado uno 100% puro para tierras raras. El más cercano es el VanEck Rare Earth and Strategic Metals ETF (REMX). Invierte en empresas globales dedicadas a la minería, refinación y producción de tierras raras y metales estratégicos. Si miramos el contenido de la salchicha (abajo), dentro de sus principales tenencias vemos cuatro empresas que ya sabemos se dedican a las tierras raras: MP Materials, China Northern Rare Earth, Lynas y Shenghe Resurces, y esas 4 posiciones suman casi el 34% del índice.

https://www.vaneck.com/us/en/investments/rare-earth-strategic-metals-etf-remx/overview/

Por todo lo anterior, las tierras raras representan uno de los capítulos geoestratégicos más interesantes de la actualidad y vale la pena profundizar más en entender los nuevos proyectos de refinación por fuera de China.

Fuentes:

https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions

https://investingnews.com/daily/resource-investing/critical-metals-investing/rare-earth-investing/rare-earth-metal-production/

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0140988325003202?

https://www.lovemoney.com/gallerylist/425413/la-batalla-por-las-tierras-raras-que-paises-las-controlan-y-cual-es-su-verdadero-valor?

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