¿Cuáles son los elementos más escasos de la Tierra?

Si te preguntara por el elemento más abundante del aire que respiras, ¿conocerías la respuesta? Estoy seguro de que sí, aunque nuestra respiración se base en el oxígeno (21% del aire), este no es el elemento que responde a mi pregunta; es el nitrógeno (79%). Estos dos gases suman prácticamente el 100% de los componentes de nuestra atmósfera, pero también podemos encontrar otros como el dióxido de carbono o el vapor de agua. Si ahora reformulo la cuestión y te pregunto por los elementos más abundantes en la masa de la corteza terrestre, ¿sabrías la respuesta? En esta ocasión es más probable que no. La pobre geología siempre ha sido un poco marginada en los colegios e institutos, con lo fascinante que es. Respondiendo a la pregunta planteada, esta sería el orden de los elementos más abundantes en la corteza terrestre: oxígeno (46%), silicio (27,7%), aluminio (8%), hierro (5%), calcio, sodio, magnesio… Si nos vamos al otro extremo de la cuestión, la mayoría de elementos de la tabla periódica son mucho menos abundantes, como el caso del titanio con tan solo un 0,44% de presencia. Pero este elemento puede resultar ubicuo si lo comparamos con otros menos abundantes como el uranio (0,00018%) o el tan preciado oro (0,00000011%). Aun así solo estoy mencionando elementos conocidos por el grueso de la población, si nos vamos a elementos con nombres que nos resultan más extraños, las cifras no dejan de decrecer. Un ejemplo sería el osmio (descubierto en 1803) que solo está presente en un 0.000000001% dentro de nuestra corteza terrestre, lo que equivaldría a decir que hay unas 600 millones de toneladas de osmio. Puede parecer una cifra considerable, pero recordemos que hablamos de todo el planeta. Aun así, esta cifra resulta desorbitada si nos centramos en el elemento menos abundante de nuestra corteza terrestre, el astato, del que se estima que solo existen entre 1 y 30 gramos de él, en cualquier momento. La razón de esta paupérrima abundancia, radica en la efímera vida media que tiene, entendiendo vida media como el tiempo necesario para que la mitad de los átomos de una muestra se desintegren (convirtiéndose en otros elementos). En el caso del astato, este tiempo puede oscilar entre 8 horas y 125 nanosegundos (2 millones de veces más breve que un parpadeo) dependiendo del isótopo. Este elemento por lo general proviene de la desintegración radiactiva del uranio y el torio, y debido a su breve vida media, continúa con la cadena de desintegración, mediante la formación de polonio, bismuto o plomo entre otros (de nuevo dependiendo del isótopo de astato). Pero aunque prácticamente sea imposible de observar el astato en la naturaleza, este se puede crear artificialmente en un acelerador de partículas. Si bombardeamos átomos de bismuto (Bi-209) con partículas alfa (núcleos de helio compuestos por 2 protones y 2 neutrones) a grandes velocidades dentro de estos aceleradores, obtendremos astato (At-210). A pesar de su elevada radiactividad, puede resultar un elemento de interés en tratamientos oncológicos, ya que su isótopo At-211, emite partículas alfa de corto alcance, permitiendo atacar a las células cancerosas de una forma muy dirigida. Pero hasta ahora solo he hablado de los elementos naturales (presencia significativa en la naturaleza) como el astato, ya que forma parte de la cadena de desintegración del uranio. Sin embargo, hay otros elementos que son considerados artificiales ya que no hay fuentes en la naturaleza que los producen (pueden aparecer trazas), y este es el caso de nuestro siguiente protagonista: el berkelio.

En diciembre de 1949, se halló por primera vez el elemento berkelio en la Universidad de California, en Berkeley (de ahí su nombre). Mediante el empleo de un ciclotrón, se bombardean neutrones a muestras de uranio (U-238 el más radiactivo), algunos de estos átomos, podrán capturar esos neutrones, convirtiéndose en isótopos más pesados que tras un proceso de decaimiento se convertirán en otros átomos como el berkelio. A pesar de ello, 1949 el proceso fue distinto, ya que el equipo de Glenn Seaborg (en su honor se bautizó el seaborgio) empleó un ciclotrón para bombardear una muestra de americio-249 con neutrones durante varias horas. De esta forma, lograron aislar el nuevo elemento, pero una cantidad tan ínfima que resultaba invisible a simple vista. Se necesitaron 9 años para fabricar tanto berkelio que se pudiese ver la muestra. Pero, ¿de cuánto berkelio disponemos? Lo cierto es que tristemente la cantidad es próxima a 1 gramo, con un precio de 185 dólares por microgramo (0.000001 g). Aun así, su uso es muy reducido y solo se emplea en la síntesis de elementos más pesados como el californio o el einstenio. Una vez conocidos los elementos más escasos que podemos encontrar en nuestra corteza, ahora veamos cuales son los elementos que más estamos haciendo escasear los seres humanos.

En caso de que no detengamos esta vorágine de consumo desenfrenado, es muy probable que para finales de este siglo, varias de las reservas minerales más importantes se hayan agotado. A la fecha de escritura del libro en el que se basa el artículo (2015), han sido consumidas prácticamente la totalidad de reservas de mercurio, el 75% de toda la plata y el oro, la mitad del cobre, el 28% de hierro (y eso que es muy abundante) y el 15% del aluminio. Las reservas de elementos más desconocidos como indio (empleado en la fabricación de televisores de pantalla plana y paneles solares) apenas durarán hasta 2028. En el siglo XX, las sociedades industriales consumieron más cobre, aluminio, hierro, fósforo, azufre, carbón, petróleo, gas natural, piedra, arena y grava (las 3 últimas telita), que el resto de la humanidad precedente. Además, aunque la población no crece de forma tan abrupta, lo que sí está ocurriendo es que países superpoblados como China y la India, han dejado de ser países en vías de desarrollo y han alcanzado las voraces cuotas de consumo de materias primas que muestra Estados Unidos. Jared Diamond, profesor de geografía en la Universidad de California, estimó que si todos los países en vías de desarrollo adquiriesen los niveles de consumo de Europa y Norteamérica, la población de la tierra pasaría de los 7.000 millones hasta los 72.000 millones. Aunque estos datos son de 2015, una extrapolación a la población actual elevaría la cifra a 83.000 millones de personas. Imagínate si el desorbitado ritmo de consumo actual se multiplicas por 10, la Tierra no duraría ni dos telediarios.

También es necesario mencionar en este artículo el caso de las tierras raras, un grupo de 17 elementos que recibe ese nombre ya que se encontraron en minerales raros del subsuelo. Elementos como el neodimio, el erbio, el iterbio, el itrio, el tulio o el europio, sustentan toda la industria fotónica, en especial, la industria de los láseres, que aunque suenen a ciencia ficción, aparecen en los discos duros de los ordenadores, en las cajas de los supermercados o en los televisores HD. Aun así, cuando los átomos de un elemento se incorporan a la industria, no desaparecen y pueden ser reutilizados. Aunque en el mundo se reciclan más de 400 millones de toneladas de metales, aún se puede hacerse mucho más. El autor británico Alok Jha, referencia al Instituto Nacional de Ciencias de los Materiales de Japón, afirmando que a partir de los artilugios de alta tecnología descartados dentro del país, se podrían recuperar alrededor de 6.800 toneladas de oro (26% de la reserva mundial) 1.300 de indio (15% de las reservas) o 60.000 de plata (22%). Estos datos muestran que existe luz al final del largo y oscuro túnel que recorremos hoy en día, por no hablar de que no es la primera vez que la humanidad se enfrenta a una escasez tan extrema. A finales del siglo XIX gracias a la revolución industrial, la población y el modo de vida consumista no paraban de crecer en todo el mundo, lo cual generó una mayor necesidad de alimentos. Sin embargo, los cultivos requieren fertilizantes, en especial los nitrogenados (el nitrógeno es un elemento esencial de las proteínas), que hasta 1909 se obtenían a partir del guano que millones de aves defecaban sobre islas deshabitadas, especialmente cerca de la región del desierto de Atacama (actual Chile). Era tanta la necesidad de fertilizantes, y eran tan lucrativos, que fueron una de las principales causas de la Guerra del Pacífico (1879-1884) en la que se enfrentaron Chile, Bolivia y Perú, saliendo vencedor el primero, y como mayor derrotado, Bolivia, quien perdió su acceso al mar. Literalmente Bolivia no tiene mar debido a una guerra causada por mierda de pájaro, que bonita es la geografía humana. Gracias a la ciencia, en el año 1909, el científico Fritz Haber colaborando con Carl Bosch, desarrollaron un proceso a partir del cual se podía obtener amoniaco (fertilizante nitrogenado) del aire, recordemos que el elemento más abundante de la atmósfera es el nitrógeno. Gracias al ciclo Haber-Bosch, miles de millones de personas han podido ser alimentadas, y se calcula que la mitad de átomos de nitrógeno de tu cuerpo, y tiene unos cuantos, han pasado por este proceso de fabricación de amoniaco. Esto convierte a Fritz Haber en uno de los mayores héroes de la humanidad, aunque también resultó ser un despiadado villano. Pero esa historia la dejaremos para otro artículo, y por lo tanto, para otro libro.

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