Ciencia de materiales
Tungsteno – El metal secreto de alta tecnología
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El metal estratégico olvidado
La inversión en materias primas suele centrarse en las de mayor volumen y valor total, como petróleo, gas, alimentos, hierro y cobre, o en las que están de moda por su importancia para nuevas tecnologías, como los metales para baterías —litio, cobalto y níquel— y las tierras raras.
A pesar de su enorme importancia para la sociedad industrial moderna, algunas partes importantes de la tabla periódica de los elementos están fuera del foco.
Un buen ejemplo es el tungsteno, un metal necesario para la fabricación de semiconductores, motores de cohetes y armas. Se está utilizando cada vez más en baterías y podría incluso pronto usarse en motores de fusión nuclear.
Esto lo convierte en un metal muy estratégico. Con casi el 90 % de su suministro proveniente de China y Rusia, es importante en el contexto de las crecientes tensiones entre Occidente y las dos principales potencias euroasiáticas.
Al momento de redactar este artículo, China representa el 85 % del suministro mundial, seguida de Vietnam y Rusia.
Fuente: Almonty
El metal más resistente de la Tierra
El tungsteno destaca por su resistencia. Su punto de fusión es el más alto de todos los elementos conocidos: 3.422 °C (6.192 °F). También tiene una densidad muy elevada, similar a la de elementos mucho más pesados como el uranio.
Además de su resistencia mecánica, el tungsteno no es muy reactivo químicamente. Esto significa que generalmente no se oxida ni corroe cuando se expone a condiciones adversas. No reacciona con el agua, es inmune a la mayoría de los ácidos y bases, y no reacciona con el oxígeno a temperaturas normales.
También tiene la mayor resistencia a la tracción de todos los metales, el doble que el acero inoxidable.
Cuando se combina con carbono, el carburo de tungsteno forma el único material natural que puede rayar diamantes.
Fuente: Chemistry Learner
Oferta de tungsteno
El tungsteno se descubrió por primera vez en la década de 1750. Su principal fuente es la wolframita (FeMnWO4), de la que procede su símbolo W en la tabla periódica. También se encuentra en la scheelita (CaWO4). Su nombre deriva del sueco y significa «piedra pesada».
Es un mineral moderadamente raro, con 1,25 g por cada 1.000 kg de la corteza terrestre, y los depósitos altamente concentrados son algo escasos, lo que dificulta su explotación comercial.
La dureza del metal dificulta su purificación a partir del mineral y su transformación en metal utilizable. Estos procesos requieren mucha energía, lo que aumenta los costes de producción.
Aplicaciones del tungsteno
Las propiedades del tungsteno lo hacen útil en numerosas aplicaciones industriales cuando su resistencia extrema justifica el coste.
Esto genera una demanda diversificada, con nuevos sectores que crecen rápidamente junto a los usos industriales tradicionales.
Fuente: Almonty
Sin embargo, el tungsteno pronto podría ver más aplicaciones en versiones mejoradas de aleaciones (metales mezclados) llamadas aleaciones refractarias. Estas son extremadamente resistentes al calor y se fabrican combinando metales de los periodos quinto y sexto de la tabla periódica de los elementos: molibdeno, niobio, tungsteno, tántalo y renio.
Los científicos han descubierto recientemente que se pueden hacer estas aleaciones más flexibles y menos frágiles, por lo tanto más útiles (aunque el estudio utilizó una aleación de niobio, tántalo, titanio y hafnio, NbTaTiHf, sin tungsteno).
Construcción, minería e industria
El tungsteno y su carburo se utilizan habitualmente para fabricar brocas ultraduras y otras herramientas capaces de cortar acero, hormigón y otros materiales.
Es especialmente útil para perforar roca en minas gracias a su resistencia al calor y mecánica, y para procesar metal en procesos industriales.
La demanda de este segmento es relativamente estable y sigue principalmente la actividad económica mundial.
Fuente: Planetary.org
Defensa
El tungsteno se usa para blindar equipos militares, incluidos los tanques. Su densidad también se aprovecha en munición perforante, desde armas ligeras hasta defensa antiaérea, tanques, artillería y misiles.
Debido a este importante papel, el metal ha sido clasificado durante mucho tiempo como un metal estratégico y fue uno de los recursos almacenados por la Agencia de Logística de Defensa de Estados Unidos. Esta agencia podría desempeñar un papel importante en el futuro, ya que se ha convertido en una fuente de tungsteno para el mercado, reduciendo su inventario.
En 2022, el Gobierno estadounidense decidió cambiar de rumbo y reconstruir las reservas estratégicas de «minerales esenciales para las cadenas de suministro de defensa, como el titanio, tungsteno y cobalto».
Estas ventas incluyeron 3.000 toneladas cortas de titanio, utilizado en la construcción de estructuras militares de aviones, y 76 millones de libras de minerales y concentrados de tungsteno, utilizados en turbinas militares y munición perforante.
El Congreso y el Pentágono buscan reforzar el stock de minerales estratégicos dominado por China
Aeroespacial
La extrema resistencia térmica del tungsteno lo convierte en un material preferido para las toberas de cohetes espaciales y misiles. Hasta ahora, esto representa solo el 8 % de su demanda mundial, pero podría aumentar rápidamente con una nueva carrera hacia la Luna y la necesidad de lanzar y mantener constelaciones de satélites para internet espacial, como Starlink.
El turismo espacial, la futura minería de asteroides y los viajes hipersónicos entre dos puntos mediante vuelos suborbitales también podrían aumentar la demanda de tungsteno.
El tungsteno también se utiliza en palas de rotor, hélices y sistemas inerciales de aeronaves, entre otros componentes.
Semiconductores
Un uso que suele pasarse por alto es la fabricación de semiconductores. El tungsteno puede convertirse en hexafluoruro de tungsteno, el gas más denso conocido, 11 veces más pesado que el aire.
Este gas permite depositar capas de tungsteno de 10–15 nm mediante deposición química de vapor. El tungsteno reacciona con el sustrato de silicio y protege su capa.
Las sondas de agujas microscópicas de tungsteno también se emplean para comprobar dispositivos semiconductores. El metal podría ser útil en nuevos sistemas informáticos, como las puertas redox que usan óxido de tungsteno (VI) (WO3) y óxido de vanadio (IV) (VO2).
En conjunto, la demanda de tungsteno para semiconductores tiende a seguir el volumen total de producción de esta industria en crecimiento.
Automotriz
La fabricación de baterías es un nuevo segmento de demanda. Impulsa un fuerte crecimiento en automoción, donde su uso se limitaba a cigüeñales, pistones, engranajes y otras piezas mecánicas de alto rendimiento antes del desarrollo de los vehículos eléctricos.
Cada vehículo eléctrico incorpora 2 kg de tungsteno, utilizados en el cátodo y el ánodo de la batería, así como en los semiconductores.
El tungsteno también podría beneficiarse de la demanda de vehículos híbridos más allá de sus baterías, ya que requieren sistemas de engranajes de gran resistencia.
“Los principales fabricantes de automóviles parecen estar retrocediendo de los vehículos eléctricos y los híbridos parecen una apuesta mayor al menos a corto plazo. Y el tungsteno es aún más vital para los híbridos debido a su importancia en el sistema de engranajes.
El tungsteno es crucial aquí porque su extraordinaria fuerza y resistencia al calor pueden soportar el constante cambio del vehículo entre sus modos eléctrico y de gasolina o diésel.”
Lewis Black, director, presidente y CEO de Almonty Industries (ALM )
Energía
Hidrógeno
Además de las baterías, el tungsteno podría utilizarse para generar energía con bajas emisiones de carbono.
Una aplicación es su uso como catalizador para producir hidrógeno. Recientemente, los investigadores descubrieron que una aleación de rutenio, silicio y tungsteno (RuSiW) podría emplearse para ello.
En este método, el tungsteno estabiliza y mejora la durabilidad de la parte activa, el rutenio. Podría sustituir catalizadores mucho más caros y perjudiciales para el medioambiente, como el platino o el iridio.
Fusión
El tungsteno se investiga para componentes expuestos al plasma en dispositivos de fusión. En 2024, el tokamak WEST mantuvo un plasma caliente durante 364 segundos, algo más de seis minutos. No fue una demostración de generación eléctrica ni de ganancia energética neta por fusión.
“Necesitamos proporcionar una nueva fuente de energía, y la fuente debe ser continua y permanente. Estos son resultados hermosos. Hemos alcanzado un régimen estacionario a pesar de estar en un entorno desafiante debido a esta pared de tungsteno.”
Esto demuestra que, aunque la física avanzada y los campos magnéticos serán fundamentales para lograr la fusión, materiales avanzados como el tungsteno también pueden contribuir mucho.
Otros
El tungsteno tiene otros usos especializados, algunos antiguos y otros emergentes, que son menos relevantes para la demanda total.
Por ejemplo, se utiliza en:
- Nuevas lentes para realidad virtual.
- Máquinas de rayos X.
- Microscopía electrónica.
- Instrumentos quirúrgicos.
- Joyería.
- Filamento de lámpara.
- Bienes de consumo, como palos de golf.
Empresas de tungsteno
1. Almonty Industries (AII.TO)
Almonty es una minera de tungsteno cuya producción procede principalmente de una mina en Portugal que lleva 125 años en funcionamiento.
La empresa trabaja en la ampliación de la mina portuguesa y posee yacimientos sin desarrollar en España.
Fuente: Almonty
Su proyecto más importante es el desarrollo de una nueva mina en Sangdong, Corea del Sur.
La mina contiene más recursos inferidos que todos sus otros yacimientos juntos.
Fuente: Almonty
Como una de las pocas minas activas y productoras de tungsteno en países occidentales, Almonty es un proveedor estratégico clave para la industria de defensa.
Por lo tanto, es una empresa importante para reducir la dependencia del suministro chino.
Mientras China se prepara para abrir una enorme mina de tungsteno en Kazajistán, Almonty está preparada para “cambiar sustancialmente la política involucrada en la obtención de tungsteno” cuando la mina Sangdong del Proyecto de Tungsteno de Almonty Corea entre en funcionamiento dentro de unos meses. Cuando comience la producción, será una de las mayores minas de tungsteno del mundo, representando el 30 % del suministro no chino.
Lewis Black, director, presidente y CEO de Almonty Industries
La ubicación de la mina Sangdong la convierte en un proveedor perfecto para la industria de defensa, con Corea del Sur como un nuevo gigante en la producción masiva de equipos militares “de baja tecnología” como tanques, artillería y munición (en comparación con aviones de combate, portaaviones, etc.).
Debido a su posición estratégica como esencialmente el único gran proveedor en Occidente, a Almonty se le ofreció un precio garantizado por Plansee. Plansee es un fabricante de metales de alto rendimiento y uno de los mayores clientes de Almonty, además del propietario del 15 % de la empresa.
El precio garantizado mínimo fue de $235/MTU (unidad métrica de tonelada), sin límite superior. Dado que la mina Sangdong apunta a costos de efectivo de $110/MTU, esto debería garantizar prácticamente un alto margen de beneficio para el proyecto.
2. China Molybdenum / CMOC Group (603993.SS)
Almonty es uno de los pocos productores no chinos porque China ha sido durante mucho tiempo el productor de menor coste. Prácticamente solo Almonty ha sobrevivido a esa competencia sin subvenciones. Además, el Estado chino subvencionó fuertemente la producción por motivos estratégicos.
China Molybdenum tiene minas de molibdeno y tungsteno en China, de cobre y cobalto en el Congo, y de niobio y fosfato en Brasil.
CMOC produjo 55.526 toneladas de cobalto en 2023 y comunicó que se había convertido en el mayor productor mundial ese año, no en el segundo.
Las operaciones brasileñas son el segundo mayor productor de fertilizantes fosfatados del país y convierten a CMOC en el segundo productor mundial de niobio.
Fuente: CMOC
La empresa también posee IXM, un comerciante mundial de metales básicos con 300 empleados y más de cinco millones de toneladas métricas de metal comercializadas.
La empresa busca innovar para mantener bajos los costes, especialmente mediante sus minas chinas, «las primeras del mundo en introducir tecnología 5G en equipos mineros autónomos y pioneras en desplegar camiones mineros eléctricos».
Aunque no se dedica exclusivamente al tungsteno, se ha convertido en un productor mundial destacado de metales especializados. Esta posición se reforzará con la expansión al litio en Bolivia mediante una alianza con el gigante de baterías CATL (CATL posee el 25 % de CMOC desde 2022).
