Contenido
- Un metal estratégico y crítico
- Usos del berilio
- Propiedades Físicas de Berilio
- ¿De dónde viene el berilio?
- Fuentes de bertrandita
- Fuentes de berilo
- Oferta y demanda de berilio
- Reciclaje de berilio
- Recursos de berilio de Estados Unidos
- Asegurar futuros suministros de berilio
Espejo telescopio de berilio: Vista de la parte posterior de uno de los 18 segmentos de espejo de berilio para el telescopio espacial James Webb. Las costillas en la parte posterior del espejo ayudan a mantener la fuerza y la capacidad de mantener su forma en condiciones extremas. La parte frontal del espejo es completamente lisa y recubierta con una fina película de oro. Fotografía cortesía de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio. Foto cortesía de la NASA.
Un metal estratégico y crítico
El berilio es uno de los metales más ligeros y rígidos, pero hubo poca demanda industrial hasta los años 1930 y 1940, cuando los sectores aeroespacial, de defensa y nuclear comenzaron a usar berilio y sus compuestos. El berilio ahora está clasificado por el Departamento de Defensa de los EE. UU. Como un material estratégico y crítico porque se usa en productos que son vitales para la seguridad nacional.
La forma de óxido de berilio se identificó en 1797, y los científicos aislaron primero el berilio metálico en 1828. El berilio y algunos compuestos de berilio son tóxicos y deben manejarse con cuidado. Se sabe que las exposiciones relacionadas con el polvo o los vapores de berilio y compuestos de berilio en el lugar de trabajo causan problemas de salud graves, como cáncer o enfermedad crónica por berilio, que es una respuesta del sistema inmunitario que puede dañar los pulmones. Las prácticas adecuadas en el lugar de trabajo evitan estas exposiciones.
Usos del berilio
Las aleaciones de berilio y cobre representan aproximadamente el 80 por ciento del berilio utilizado en los Estados Unidos. Estas aleaciones son fuertes, duras y no magnéticas; son buenos conductores de electricidad y calor, y resisten la corrosión y la fatiga. Las aleaciones de berilio se utilizan para fabricar conectores, resortes, interruptores y otros componentes de dispositivos electrónicos y eléctricos para productos aeroespaciales, automóviles, computadoras, defensa, medicina, telecomunicaciones y otros productos.
Berilio en aeroespacial: El F-35 Lightning II Joint Strike Fighter de la Fuerza Aérea de EE. UU. Y muchos otros vehículos aeroespaciales dependen de componentes eléctricos y mecánicos hechos de aleaciones de berilio. Foto cortesía de la Fuerza Aérea de EE. UU.
Propiedades Físicas de Berilio
El metal de berilio es muy ligero y muy rígido. Sobre una base de peso a peso, el berilio es seis veces más rígido que el acero, y mantiene su forma a altas y bajas temperaturas. El berilio metálico se utiliza en las industrias aeroespacial y de defensa para fabricar instrumentos de precisión ligeros.
Los espejos del Telescopio Espacial Spitzer y el Telescopio Espacial James Webb (JWST), cuyo lanzamiento está programado para 2021, están hechos de berilio. El espejo primario del JWST contiene 18 segmentos hexagonales (cada segmento tiene 4,3 pies de diámetro) que deben mantener su forma exacta incluso a temperaturas de -400 grados Fahrenheit y deben ser lo suficientemente ligeros como para ser transportados a la órbita; El telescopio operará aproximadamente 1 millón de millas sobre la Tierra.
El berilio es casi transparente a los rayos X, y la lámina de berilio se usa como material de ventana en rayos X y otras máquinas de radiación. En los reactores nucleares, el metal berilio y el óxido de berilio se utilizan para controlar las reacciones de fisión. El berilio también se ha utilizado en los mecanismos de activación de las armas nucleares.
Bertrandite Nodule: Gran parte de la bertrandita encontrada en Spor Mountain, Utah, está contenida en nódulos compuestos de fluorita, ópalo y bertrandita. El berilio se concentra en la zona exterior de fluorita opalizada. Nódulos como este pueden contener hasta 1% de berilio en peso. Fotografía de David A. Lindsey, Servicio Geológico de los Estados Unidos.
¿De dónde viene el berilio?
Dos minerales, bertrandita y berilo, se extraen para obtener berilio, y ambos se encuentran en asociación con rocas ígneas. Todo el berilio que se extrae actualmente en los Estados Unidos proviene del mineral bertrandita.
Fuentes de bertrandita
Debe llevarse a cabo una serie compleja de eventos para concentrar el berilio en bertrandita. Primero, un magma que es rico en flúor, berilio y sílice debe entrar en erupción en un área donde hay rocas carbonatadas (piedra caliza o dolomita). Si el calor del magma calienta el agua subterránea en el área y hace que el agua se mueva a través de las rocas circundantes, el agua recoge elementos, incluido el berilio, de esas rocas; el agua puede reaccionar con rocas ígneas o sedimentarias adecuadas para cristalizar minerales, incluida la bertrandita.
Gemas de Berilo: Cuatro variedades de berilo con calidad de piedras preciosas: de atrás a la izquierda, en sentido horario: morganita (rosa-naranja), heliodor (amarillo), verde berilo (verde pálido), aguamarina (azul-verde). Una cantidad muy pequeña del suministro de berilio de hoy es de berilo no gema recuperado en la búsqueda de materiales de gema.
Fuentes de berilo
El mineral berilo es la principal fuente de berilio extraído fuera de los Estados Unidos. El berilo se encuentra con mayor frecuencia en las venas o pegmatitas, que son rocas que contienen los últimos minerales que cristalizan a partir de una gran intrusión ígnea. Las pegmatitas se distinguen por grandes cristales entrelazados que a menudo incluyen elementos inusuales y minerales.
Los cristales de berilo puro son incoloros, pero la inclusión de otros elementos en el berilo crea piedras preciosas coloridas y valiosas. El color verde en la esmeralda se debe a trazas de cromo y, a veces, vanadio en la red cristalina de berilo. El color azul pálido a verde azulado de la aguamarina es causado por átomos de hierro con un estado de oxidación de +2 (Fe2+); Otros elementos en los cristales de berilo producen colores que van del dorado al rojo. La esmeralda facetada más grande de América, una piedra preciosa de 64 quilates, fue cortada de un cristal verde oscuro de 310 quilates encontrado en la mina de esmeralda Adams en Carolina del Norte en 2009.
Metal Bertrandita: Una cuenta de berilio del tamaño de una canica. Fotografía de la NASA.
Oferta y demanda de berilio
Estados Unidos es la principal fuente mundial de berilio. Una sola mina en Spor Mountain, Utah, produjo más del 85 por ciento del berilio extraído en todo el mundo en 2010. China produjo la mayor parte del resto, y menos del 2 por ciento provino de Mozambique y otros países. Las reservas nacionales también proporcionan cantidades significativas de berilio para el procesamiento.
Tres países: China, Kazajstán y Estados Unidos procesan mineral de berilio. En 2005, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos comenzó una asociación con una empresa del sector privado para construir una nueva instalación de procesamiento en Ohio para producir metal de berilio de alta pureza. La instalación de procesamiento se completó en 2011, y hasta dos tercios de su producción se destinarían a la defensa y otros usos finales relacionados con el gobierno.
Estados Unidos importó aproximadamente el 34 por ciento de las materias primas de berilio que utilizó en 2011, incluido el metal de berilio y otros materiales procesados de berilio utilizados en la fabricación; dos tercios de este material provienen de Rusia y Kazajstán.
Reciclaje de berilio
El berilio que se recicla de la chatarra sobrante de la fabricación de productos que contienen berilio puede proporcionar aproximadamente el 10 por ciento del consumo aparente de los EE. UU. El consumo aparente es una medida de la cantidad de un material que realmente se utiliza, calculado como producción + importaciones - exportaciones ± cambios en las existencias gubernamentales o industriales.
Recursos de berilio de Estados Unidos
Es probable que los Estados Unidos puedan cumplir con la mayoría de sus requisitos de berilio de fuentes nacionales. Hay reservas probadas sustanciales de bertrandita en Spor Mountain, Utah, y hay recursos de berilio en otras áreas de Utah y Alaska. Aproximadamente el 65 por ciento de los recursos globales estimados de berilio no pematítico se encuentra en los Estados Unidos. El Departamento de Defensa de EE. UU. Tiene como objetivo mantener aproximadamente 45 toneladas métricas de polvo de metal de berilio prensado en caliente en la Reserva de Defensa Nacional.
Asegurar futuros suministros de berilio
Para ayudar a predecir dónde podrían ubicarse los futuros suministros de berilio, los científicos del USGS estudian cómo y dónde se concentran los recursos de berilio en la corteza terrestre y utilizan ese conocimiento para evaluar la probabilidad de que existan recursos de berilio no descubiertos. El USGS ha desarrollado técnicas para evaluar los recursos minerales para apoyar la administración de tierras federales y para evaluar mejor la disponibilidad de recursos minerales en un contexto global. El USGS también recopila estadísticas e información sobre el suministro, la demanda y el flujo de berilio a nivel mundial. Estos datos se utilizan para informar la formulación de políticas nacionales de EE. UU.