Estudio experimental sobre las características de desintegración de colas de tierras raras mejoradas por BF-MICP

Por qué convertir los residuos mineros en terreno de construcción importa

En el sur de China, enormes montones de arena y lodos residuales procedentes de la extracción de tierras raras están expuestos al sol y la lluvia. Estas “colas” no solo ocupan terreno y filtran metales pesados, sino que además se deshacen con facilidad al mojarse, lo que los hace insegros para la construcción. El estudio que respalda este artículo explora una vía prometedora para transformar estos residuos problemáticos en un material fuerte y estable para subrasantes y cimentaciones, combinando finas fibras de roca con microbios que generan un “cemento” natural entre los granos.

El problema de los residuos mineros que se desmoronan

Los elementos de tierras raras impulsan teléfonos inteligentes, turbinas eólicas y coches eléctricos, pero su extracción deja enormes pilas de colas finas y sueltas. En el clima húmedo y lluvioso del sur de China, estas pilas se humedecen y secan repetidamente. El agua se infiltra, los minerales arcillosos se hinchan y el material se descompone hasta convertirse en lodo. Si se emplearan directamente como relleno de cimentación, esta rápida desintegración provocaría hundimientos o grietas en carreteras y edificios. Tratamientos comunes como el cemento o los ligantes químicos pueden funcionar al principio, pero a menudo pierden resistencia tras muchos ciclos de humedad y secado, resultan costosos y pueden añadir nuevas cargas ambientales.

Dos aliados: fibras de roca y cemento vivo

Los investigadores probaron un enfoque combinado basado en dos herramientas. La primera es la fibra de basalto, un hilo extremadamente fino y resistente obtenido de roca volcánica fundida. Al mezclarse con el suelo, estas fibras actúan como pequeñas barras de refuerzo, uniendo los granos y ayudando a resistir las grietas. La segunda es la precipitación de carbonato inducida por microbios, o MICP. Se añaden bacterias especiales junto con una solución que contiene urea y calcio disuelto. A medida que los microbios metabolizan, transforman esos químicos en carbonato de calcio —el mismo mineral que forma la caliza y las conchas—, que crece como puentes microscópicos entre las partículas del suelo, pegándolas en una masa más sólida y atrapando algunos metales pesados en formas minerales inertes.

Someter la nueva mezcla a la tortura del agua

Para evaluar cuánto protegen estas herramientas a las colas de tierras raras frente a la desintegración, el equipo preparó dos tipos de muestras: una con solo fibras de basalto y otra con fibras más crecimiento mineral inducido por bacterias. Bloques cilíndricos de colas tratadas se sumergieron en agua sobre una balanza sensible mientras cámaras las vigilaban con el tiempo. En algunas muestras, este remojo se repitió varias veces con secados intermedios para imitar meses o años de estaciones monzónicas. Los científicos registraron la rapidez con que cada bloque perdía masa, la turbidez del agua y cómo cambiaban la superficie y la estructura interior.

Qué les sucedió a las colas tratadas

La adición de fibras por sí sola ayudó solo de forma limitada. Los bloques aguantaron un poco más y soltaron menos granos, pero al final aún se colapsaron en partículas sueltas. El cambio real se produjo cuando las fibras se combinaron con el cemento microbiano. En esas muestras, incluso tras 80 minutos bajo el agua, los bloques conservaron en gran medida su forma y perdieron solo entre un tercio y la mitad de su masa en lugar de desmoronarse completamente. Después de varios ciclos de humedad-secado, la cantidad total de material arrastrado disminuyó, especialmente en mezclas con más fibra. Al microscopio, las colas sin tratar aparecían sueltas y porosas, mientras que el tratamiento combinado produjo agregados densos donde fibras, granos de suelo y el carbonato de calcio recién formado se entrelazaban en un armazón tridimensional que llenaba poros, envolvía partículas de arcilla hinchada y ataba todo en un conjunto más resistente.

De montones de residuos a terreno útil

En términos sencillos, este estudio muestra que las colas de tierras raras, normalmente demasiado frágiles para construir sobre ellas, pueden convertirse en un material de cimentación mucho más duradero cuando se refuerzan con fibras de roca y con un “pegamento” mineral producido por bacterias. Las fibras aportan tenacidad y la caliza microbiana fija granos y fibras en un esqueleto estable que resiste los sucesivos empapados y secados. Si se aplica a escala, este enfoque podría ayudar a reducir las pilas de residuos mineros, disminuir la demanda de arena y grava naturales y crear subrasantes y cimentaciones más seguras y duraderas en regiones lluviosas —todo ello basándose en roca abundante y microbios vivos en lugar de grandes cantidades de cemento tradicional.

Cita: Guo, Z., Cao, X., Wu, J. et al. Experimental study on the disintegration characteristics of rare earth tailings improved by BF-MICP. Sci Rep 16, 11064 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41736-4

Palabras clave: colas de tierras raras, fibra de basalto, cementación microbiana, estabilización del suelo, ciclos de humedad-secado