Solo hace falta un destello.
Así es como James Tour dice que Estados Unidos puede hacer frente al dominio de China en el sector de las tierras raras.
Todo lo que necesita son aparatos electrónicos desechados, de los que Estados Unidos tiene montones. A partir de estos desechos, el químico y nanotecnólogo de la Universidad Rice ha sido pionero en el desarrollo de un método para extraer rápidamente metales de tierras raras.
"Podemos extraer un metal y luego el siguiente", explicó a The Epoch Times. "Es así de sencillo".
La solución de Tour es el calentamiento instantáneo por efecto Joule: calentar rápidamente los materiales a miles de grados para vaporizar los metales. Mezclados con gas cloro, los vapores se convierten en cloruros que emergen a diferentes temperaturas.
Al igual que en una bombilla incandescente, la técnica funciona haciendo pasar una corriente eléctrica a través de la materia prima, explicó Tour. Pero mientras que la primera canaliza una corriente eléctrica constante para crear un brillo perpetuo, en el tratamiento de los metales, la energía llega en ráfagas cortas, aumentando el calor en milisegundos.
"Los metales son infinitamente reciclables", dijo.
Y mientras que la forma tradicional de destilar metales es bastante "complicada", dijo Tour, lo que él propone es muy sencillo: "lo calienta y listo".
La rapidez es ahora más importante que nunca. Estados Unidos está en una carrera contra el tiempo para repatriar la producción de tierras raras, impulsado en parte por la amenaza de China en octubre de restringir drásticamente el acceso.
Con una tregua de un año en sus manos, Washington dispone ahora de un breve margen de tiempo para cerrar la brecha. Poner en marcha una mina puede llevar 15 años.
Tour dijo que su tecnología aceleraría el proceso en Estados Unidos.
"Nos proporcionaría una hoja de ruta para alcanzar la independencia", dijo.
"Se puede poner en marcha todo esto por unas pocas decenas de millones de dólares. No es mucho si se trata de este tipo de fabricación".
Un proceso de calentamiento instantáneo por efecto Joule desarrollado en la Universidad Rice recupera metales valiosos de los residuos electrónicos. El proceso permite la "minería urbana" de recursos. (Jeff Fitlow/Universidad Rice).
Estados Unidos pierde su dominio frente a China
Las tierras raras, un subgrupo de 17 minerales críticos, son componentes esenciales en vehículos eléctricos, turbinas eólicas, teléfonos inteligentes y misiles.China se encuentra actualmente en el centro de esta cadena de producción global vital. Según datos de la Agencia Internacional de la Energía, produce más del 90 % de los imanes de tierras raras del mundo. China es también el único proveedor de ciertos elementos, como el samario, que se utiliza en aviones de combate y reactores nucleares por su alta resistencia al calor.
Este dominio es el resultado de décadas de inversión estratégica, generosas subvenciones estatales y una agresiva manipulación del mercado que ha sofocado la competencia extranjera.
Las decisiones tomadas en Estados Unidos también han influido.
Hasta 1991, el país era uno de los principales productores de minerales de tierras raras; la mina Mountain Pass, en California, suministraba la mayor parte del mundo. Los problemas medioambientales cerraron la mina durante años, al mismo tiempo que China comenzaba a afianzarse.
En contra de las objeciones del Pentágono, el gobierno de Estados Unidos dio luz verde en 1995 a la venta de Magnequench, entonces líder del sector de los imanes de tierras raras, a un grupo chino, cediendo de hecho tecnología y fabricación críticas para la defensa a China.
En 2004, Magnequench cerró su planta de Indiana y trasladó sus operaciones a China. Al año siguiente, Beijing comenzó a gravar las exportaciones de minerales de tierras raras.
Veinte años después, Estados Unidos depende de los minerales chinos.
"No nos dimos cuenta de que estábamos vendiendo algo que resultó ser muy importante para nuestro país", dijo Tour.
La mina Mountain Pass es una mina a cielo abierto de elementos de tierras raras en California. (NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS y equipo científico ASTER de EE. UU. y Japón).
De residuo a tesoro
Ya en 1976, Estados Unidos contaba con una ley que regulaba la eliminación de residuos electrónicos.En los años siguientes, el aumento exponencial de los residuos electrónicos creó toda una industria de reciclaje que aún lucha por ponerse al día. Ahora es el tipo de residuo que crece más rápidamente, cinco veces más rápido que el reciclaje, según las Naciones Unidas.
Estados Unidos produjo 7.2 millones de toneladas de residuos electrónicos en 2022, aproximadamente una octava parte del total mundial, según muestran los últimos datos de la ONU. Eso supone unas 46 libras por cada estadounidense.
"Tenemos estas montañas de residuos a las que podemos acceder, y tenemos estas montañas constantes de placas de circuitos impresos", dijo Tour.
Tour dijo que su método podría limpiar esta espiral de pesadilla de vertederos y convertirla en un "tesoro".
Lucas Eddy, director de desarrollo tecnológico de Flash Metals USA, filial de Metallium en Texas, dijo que ahora está viendo cómo se pone en práctica la idea.
"La verdadera razón por la que un producto de desecho es un producto de desecho no es porque sea malo, sino porque no se puede utilizar", dijo a The Epoch Times.
Aquí es donde destaca el calentamiento Joule instantáneo, según Eddy, cuya fábrica de Texas ha obtenido la licencia del método para la recuperación de metales.
Tecnología antigua reinventada
El calentamiento Joule, que consiste en hacer pasar una corriente eléctrica a través de un conductor para producir calor, existe desde la década de 1840. Ahora es una característica integral de todos los hogares, en tostadoras, calentadores eléctricos, hornos y secadores de pelo.Hasta ahora, nadie había pensado en utilizarlo para los residuos electrónicos.
La chispa para el equipo de Tour comenzó con la lectura de un artículo científico que describía el uso de la técnica de calentamiento Joule instantáneo para fabricar nanopartículas metálicas.
Los investigadores probaron la técnica con carbono y descubrieron que era una forma rápida de fabricar grafeno de alta calidad a bajo costo. A continuación, comenzaron a explorar su potencial para extraer los tan necesarios metales de tierras raras.
Eddy, graduado del laboratorio de Tour en 2025, se unió al proyecto a principios de 2021, justo cuando comenzó este cambio.
"Es química en acción", dijo. "Se ve un arcoíris de colores".
(Arriba) La innovadora investigación se basa en el desarrollo realizado por Tour en 2020 de aplicaciones para la eliminación y el reciclaje de residuos mediante el calentamiento instantáneo por efecto Joule. (Abajo) Un frasco contiene metales que han sido separados de otros componentes en una placa de circuito triturada mediante el calentamiento instantáneo por efecto Joule en un laboratorio de la Universidad Rice. (Laboratorio de James Tour/Universidad Rice, Jeff Fitlow/Universidad Rice).Cada cambio de color representa un elemento metálico que se ha separado. Las tierras raras, que suelen tener algunos de los puntos de ebullición más altos, tienden a salir en último lugar, a menudo en forma de polvo blanco, dijo.
El proyecto despertó el interés de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, que les pidió que lo hicieran más aplicable a la industria, dijo Tour. En virtud de un contrato federal, el equipo trabajó en la reducción de los puntos de ebullición, experimentando con fluoruros y cloro en diversas formas, y finalmente se decidió por el cloro gaseoso.
Ese paso fue "revolucionario", dijo Eddy.
Hasta ahora, el reciclaje electrónico se ha basado en gran medida en sumergir los componentes electrónicos en ácidos fuertes, un método que genera grandes cantidades de sustancias químicas tóxicas. Una alternativa es calentar los materiales en hornos, un proceso que consume mucha energía y requiere una elevada inversión inicial y una purificación adicional.
La conversión de metales en cloruros evita ese paso intermedio.
La velocidad ultrarrápida de calentamiento y enfriamiento también reduce el consumo de energía, hasta en un 87 %, según un artículo científico coescrito por Tour y publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences a finales de septiembre.
"Es mucho más limpio y mucho más rápido", dice Tour.
"El sueño de todo científico"
Esta técnica tiene amplias aplicaciones medioambientales más allá de los metales de tierras raras.Los investigadores la han utilizado para eliminar metales tóxicos del lodo rojo, un subproducto de la producción de aluminio, dejando un material rico en aluminio que puede utilizarse en baldosas cerámicas o volver al ciclo normal de producción de aluminio.
Los fabricantes de joyas se han puesto en contacto con ustedes para obtener el oro de los componentes electrónicos, y otros han solicitado el vidrio purificado de los teléfonos móviles después de extraer el litio, explicó Tour.
Incluso las piezas de plástico de las placas de circuitos impresos pueden ser útiles, dijo. Bajo altas temperaturas, explicó, los plásticos se descomponen en monóxido de carbono e hidrógeno, una fuente de combustible y piedra angular de la fabricación de productos químicos.
El químico James Tour (izquierda) y el investigador postdoctoral Bing Deng (derecha), ambos de la Universidad Rice, se preparan para "quemar" residuos electrónicos con el fin de recuperar sus valiosos metales para su reciclaje. El proceso del laboratorio, desarrollado inicialmente para convertir residuos alimenticios y otras fuentes de carbono en grafeno, se ha adaptado para recuperar otros materiales. (Jeff Fitlow/Universidad Rice).Según Tour, este proceso genera muy pocos residuos.
"Es una gran victoria para nuestro país. Es una gran victoria para el medio ambiente y, con suerte, también lo será para los inversores", dijo.
Todavía están optimizando el sistema de control de temperatura para aumentar la pureza del metal. Pero para lo que tienen, ya existe un mercado.
En septiembre, el Pentágono adjudicó a Metallium un contrato de fase uno para destilar el mineral crítico galio a partir de flujos de residuos.
La planta a escala comercial de la empresa, situada en las afueras de Houston, está en camino de comenzar la producción a principios de 2026. Tour dijo que el objetivo es procesar 1 tonelada diaria de placas de circuitos impresos para enero y 20 toneladas para septiembre. Actualmente se están construyendo dos plantas adicionales en Massachusetts y Virginia.
Según Tour, cuando presentó la idea a un grupo de generales de la OTAN, uno de ellos se levantó y dijo: "Esto va a evitar guerras".
"La mayoría de las guerras se libran por los recursos: agua, petróleo, minerales", dijo Tour. "La gente lucha por esto y se mata por esto".
Desde Asia hasta Australia y Arabia Saudí, el presidente Donald Trump ha estado creando una coalición en todo el mundo para contrarrestar el dominio de China sobre los minerales críticos.
Tour dijo que le emociona ver cómo su innovación se convierte en una posible ventaja para la seguridad nacional.
"Poder resolver un problema crítico para el país es el sueño de todo científico".
La chatarra se clasifica en Josh Steel Company para su reciclaje en North Braddock, Pensilvania, el 21 de enero de 2020. Tour ha sido pionero en una forma de extraer rápidamente minerales críticos de los residuos electrónicos. (Brendan Smialowski/AFP a través de Getty Images).Con información de Jan Jekielek.
