Nuestra capacidad para fabricar minerales podría transformar el mercado de gemas, las industrias médicas e incluso ayudar a absorber el carbono del aire.

Sep 14, 2023

Investigador sénior en geometalurgia/geoquímica aplicada, Universidad de Queensland

Investigador Principal, Universidad de Queensland

Los autores no trabajan para, consultan, poseen acciones ni reciben financiación de ninguna empresa u organización que se beneficiaría de este artículo, y no han revelado afiliaciones relevantes más allá de su cargo académico.

La Universidad de Queensland proporciona financiación como miembro de The Conversation AU.

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El mes pasado, los científicos descubrieron un mineral llamado Edscottite. Los minerales son sustancias sólidas de origen natural que no están vivas, como el cuarzo o la hematita. Este nuevo mineral se descubrió después de un examen del meteorito Wedderburn, una roca de aspecto metálico que se encontró en el centro de Victoria en 1951.

La edscottita está hecha de hierro y carbono, y probablemente se formó en el núcleo de otro planeta. Es un mineral "verdadero", es decir, uno que ocurre naturalmente y se forma por procesos geológicos en la Tierra o en el espacio exterior.

Pero mientras que el meteorito Wedderburn tuvo el primer descubrimiento conocido de edscottita, se han realizado otros nuevos descubrimientos minerales en la Tierra, de sustancias formadas como resultado de actividades humanas como la minería y el procesamiento de minerales. Estos se llaman minerales antropogénicos.

Si bien los minerales verdaderos comprenden la mayoría de los aproximadamente 5200 minerales conocidos, hay alrededor de 208 minerales artificiales que han sido aprobados como minerales por la Asociación Mineralógica Internacional.

Algunos están hechos a propósito y otros son subproductos. De cualquier manera, la capacidad de fabricar minerales tiene vastas implicaciones para el futuro de nuestra población en rápido crecimiento.

El cambio climático es uno de los mayores desafíos a los que nos enfrentamos. Mientras los gobiernos debaten el futuro de las centrales eléctricas de carbón, se sigue liberando dióxido de carbono a la atmósfera. Necesitamos estrategias innovadoras para capturarlo.

La fabricación activa de minerales como la nesquehonita es un enfoque posible. Tiene aplicaciones en la edificación y la construcción, y su elaboración requiere eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera.

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La nesquehonita se produce naturalmente cuando las rocas magnesianas se descomponen lentamente. Se ha identificado en la mina Paddy's River en el Territorio de la Capital Australiana y en ubicaciones en Nueva Gales del Sur.

Pero los científicos descubrieron que también se puede hacer pasando dióxido de carbono a una solución alcalina y haciéndolo reaccionar con cloruro de magnesio o carbonato/bicarbonato de sodio.

Esta es un área de investigación en crecimiento.

Otros minerales sintéticos, como la hidrotalcita, se producen cuando los residuos de amianto absorben de forma pasiva el dióxido de carbono atmosférico, como descubrieron los científicos de la mina de amianto Woodsreef en Nueva Gales del Sur.

Se podría decir que se trata de una especie de "alquimia moderna" que, si se aprovecha, podría ser una forma eficaz de absorber dióxido de carbono del aire a gran escala.

La minería y el procesamiento de minerales están diseñados para recuperar metales del mineral, que es una ocurrencia natural de roca o sedimento que contiene suficientes minerales con elementos económicamente importantes. Pero a través de la minería y el procesamiento de minerales, también se pueden crear nuevos minerales.

La fundición se utiliza para producir una variedad de productos básicos, como plomo, zinc y cobre, calentando el mineral a altas temperaturas para producir metales puros.

El proceso también produce un producto de desecho similar al vidrio llamado escoria, que se deposita como líquido fundido, parecido a la lava.

Una vez enfriado, las similitudes de textura y mineralogía entre la lava y la escoria son cristalinas.

La inspección a microescala muestra que los minerales artificiales en la escoria tienen una capacidad única para acomodar metales en su red cristalina que no sería posible en la naturaleza.

Esto significa que la recuperación de metales a partir de desechos mineros (un recurso secundario potencial) podría ser una forma eficaz de complementar la creciente demanda de metales de la sociedad. El desafío radica en desarrollar procesos que sean rentables.

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Nuestro creciente conocimiento sobre cómo fabricar minerales también puede tener un gran impacto en la creciente industria de fabricación de gemas sintéticas.

En 2010, el mundo quedó asombrado por el anillo de compromiso que se le dio a la duquesa de Cambridge Kate Middleton, valorado en unas 300 000 libras esterlinas (558 429 dólares australianos).

El anillo tiene un zafiro azul de 12 quilates, rodeado de 14 diamantes solitarios, con un engaste realizado en oro blanco de 18 quilates.

Personas de todo el mundo han adquirido réplicas, pero por solo una fracción del precio. ¿Cómo?

En 1837, Marc Antoine Gardin demostró que los zafiros (conocidos mineralógicamente como corindón u óxido de aluminio) pueden replicarse haciendo reaccionar metales con otras sustancias como el cromo o el ácido bórico. Esto produce una gama de piedras de colores aparentemente idénticos.

Tras un examen minucioso, algunas propiedades pueden variar, como la presencia de defectos y burbujas de aire y la dureza de la piedra. Pero solo un gemólogo o un entusiasta de las gemas probablemente notaría esto.

Los diamantes también se pueden fabricar sintéticamente, ya sea a través de un proceso de deposición de vapor químico o de alta presión o alta temperatura.

La creación de gemas sintéticas es cada vez más importante ya que las piedras naturales son cada vez más difíciles y costosas de obtener. En algunos países también se violan los derechos de los mineros y esto plantea preocupaciones éticas.

Las gemas sintéticas también tienen aplicaciones industriales. Se pueden utilizar en la fabricación de ventanas, circuitos semiconductores y herramientas de corte.

Un ejemplo de un mineral completamente fabricado es algo llamado granate de itrio y aluminio (o YAG) que se puede usar como láser.

En medicina, estos láseres se utilizan para corregir el glaucoma. En cirugía dental, permiten cortar las encías blandas y los tejidos.

El movimiento para desarrollar nuevos minerales también apoyará las tecnologías que permitan la exploración del espacio profundo a través de la creación de 'materiales cuánticos'.

Los materiales cuánticos tienen propiedades únicas y nos ayudarán a crear una nueva generación de productos electrónicos, que podrían tener un impacto significativo en las tecnologías de viajes espaciales. ¿Quizás esto nos permitirá visitar algún día el lugar de nacimiento de Edscottite?

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En las próximas décadas, la cantidad de minerales fabricados por el hombre aumentará. Y a medida que lo hace, también lo hace la oportunidad de encontrar nuevos usos para ellos.

Al expandir nuestra capacidad para fabricar minerales, podríamos reducir la presión sobre los recursos existentes y encontrar nuevas formas de enfrentar los desafíos globales.