El cobalto en su estado natural no es azul brillante. Debe tratarse con un proceso llamado calcinación que expone los minerales a temperaturas superiores a 2012 grados F. Alchemist-hp / Wikimedia Commons / CC BY-NC-ND 3.0 En 27 en tu tabla periódica está el cobalto, un elemento esencial en baterías recargables y motores a reacción. En 2018, el Departamento del Interior de EE. UU. emitió una lista de 35 minerales críticos sin los cuales la economía de EE. UU. no puede vivir, incluido el cobalto. El cobalto incluso se considera un riesgo para la seguridad nacional porque la mayor parte se extrae en una región políticamente inestable de África y se refina en China.
Aprendamos más sobre este versátil metal, primero apreciado por su capacidad para crear cerámica azul vivo y ahora clave para el futuro de los coches eléctricos. Empezaremos con un poco de folclore.
Hace siglos, Los mineros de las montañas Schneeberg de la actual Alemania se encontraron con un problema. Tallaron en la ladera de la montaña en busca de minerales ricos en metales, específicamente plata y níquel. Pero cuando intentaron fundir el mineral en sus valiosos componentes metálicos, alguna impureza seguía estropeando el proceso.
Siendo la Edad Media, los mineros culparon de sus problemas de fundición a problemas kopelts o kopolds , una palabra alemana medieval para "gnomo" o "duende". De acuerdo con la leyenda, los kopolds vivía en las minas de Schneeberg y le gustaba bromear con los humanos reemplazando la plata y el níquel en su mineral con un mineral repugnante que liberaba vapores venenosos durante el proceso de fundición. También se les culpó de los derrumbes.
Como ocurre con todas las buenas leyendas antiguas, la historia de los gnomos tenía una pizca de verdad. El proceso de fundición de plata y níquel se complicó por los altos niveles de cobalto natural en la roca Schneeberg. Y un mineral llamado cobaltita contiene arsénico y azufre, que podría ser mortal si se libera en un pozo de mina hermético.
Cobalto, el metal elemental, fue aislado y nombrado por primera vez en 1735 por el químico sueco Georg Brandt, un crítico temprano de la alquimia y probablemente no un fanático de los gnomos, cualquiera.
Aunque el cobalto no obtuvo su nombre hasta el siglo XVIII, Los pigmentos y tintes a base de cobalto han sido apreciados por su rico tono azul durante milenios.
El Instituto Cobalt dice que se han recuperado cerámica y vidrio que contienen esmaltes a base de cobalto de tumbas egipcias que datan de al menos 2, 600 años. Y la famosa porcelana china azul de las dinastías Tang (600-900 d.C.) y Ming (1350-1650 d.C.) también estaba vidriada con minerales a base de cobalto.
Un jarrón chino hecho con cobalto de principios del 1300. Imágenes del mundo / Wikipedia / CC BY-SA 3.0 El cobalto puro es un color gris brillante, pero se puede transformar en un polvo azul brillante tomando óxidos de cobalto y tratándolos con un proceso llamado calcinación que expone minerales ricos en cobalto a temperaturas superiores a 2, 012 grados F (1, 100 grados C). El color llamativo conocido como azul cobalto se obtiene calentando óxido de cobalto (Co 3 O 4 ) con silicatos de aluminio a 2, 192 grados F (1, 200 grados C).
Una gran cantidad de otros tonos:azul mazarino, sauce azul, azul-negro:se puede hacer combinando óxido de cobalto con otros minerales. También se utilizan pequeñas cantidades de matices de azul cobalto como "decolorante" para eliminar los toques amarillentos en el vidrio debido a la contaminación por hierro.
El cobalto se utilizó casi exclusivamente como ingrediente en pigmentos y pinturas hasta el siglo XX. En 1916, más del 70 por ciento de todo el cobalto extraído y refinado del mundo, que fue de solo 440 toneladas (400 toneladas métricas), se utilizó como óxidos para colorantes, según el Cobalt Institute.
Las baterías de iones de litio recargables de su teléfono inteligente, funcionamiento de tableta y vehículo eléctrico, al menos en parte, sobre cobalto. El cobalto es uno de los ingredientes clave, junto con otros metales como el litio, níquel y manganeso, dentro de estos de carga rápida, Baterías de larga duración que alimentan nuestra vida digital. Aproximadamente el 50 por ciento del cobalto producido en todo el mundo se utiliza para baterías recargables.
El cobalto se encuentra en el cátodo (el electrodo cargado positivamente) de las baterías de iones de litio. Cuando se carga una batería de iones de litio, iones de litio fluyen desde el cátodo al ánodo cargado negativamente, donde se almacenan. Cuando la batería está descargada, los iones regresan al cátodo y se liberan electrones para alimentar el teléfono o el motor eléctrico.
El cobalto tiene dos propiedades innatas que lo hacen ideal para aplicaciones de batería:estabilidad térmica y alta densidad de energía. Los cátodos hechos con cobalto no se sobrecalientan fácilmente ni se incendian, que es un problema de seguridad importante, y también podrán almacenar y transferir más energía. El cobalto no solo se encuentra en los cátodos de las baterías de iones de litio, pero también en otras baterías recargables populares como las baterías de níquel-cadmio e hidruro metálico de níquel.
Dado que el cobalto actualmente constituye entre el 10 y el 33 por ciento de los cátodos recargables, la industria del automóvil necesitará mucho más cobalto para impulsar el futuro de los vehículos eléctricos. Un análisis predice que la demanda de cobalto de los vehículos de pasajeros solo se cuadruplicará de más de 27, 500 toneladas (25, 000 toneladas métricas) en 2020 a más de 110, 231 toneladas (100, 000 toneladas métricas) para 2025.
Cuando los ingenieros aeroespaciales necesitan un material que pueda soportar el calor intenso dentro de un motor a reacción o cohete, recurren a las "superaleaciones" hechas con cobalto.
Las superaleaciones son metales de alto rendimiento que se ganan su nombre llamativo por su extremadamente alta resistencia al desgaste y al calor. Las superaleaciones a base de níquel superan a las aleaciones de cobalto en cuanto a resistencia al estrés para temperaturas que alcanzan hasta 1, 706 grados F (930 grados C). Más allá de esa temperatura extrema las superaleaciones a base de cobalto realmente muestran lo que hacen.
El cobalto tiene un punto de fusión más alto que el níquel y las superaleaciones de cobalto son más resistentes a la corrosión por calor. Es por eso que encontrará superaleaciones de cobalto en las aletas estacionarias de los motores de turbina de gas, que se llevan la peor parte del intenso calor generado por los motores a reacción sin desgastarse ni fallar.
Una de las principales razones por las que el cobalto llegó a la lista de "minerales críticos" del Departamento del Interior de Estados Unidos para la seguridad nacional es que la mitad del cobalto del mundo se extrae en la República Democrática del Congo (RDC). Como explica un informe del Servicio Geológico de EE. UU., La República Democrática del Congo tiene un historial pobre de corrupción gubernamental, violaciones de derechos humanos y daños ambientales relacionados con la minería del cobalto.
No solo los grupos de derechos humanos como Amnistía Internacional están preocupados por las prácticas laborales inseguras y poco éticas relacionadas con la extracción de cobalto "artesanal" no regulada en la República Democrática del Congo. La inestabilidad política y ambiental de la República Democrática del Congo significa que una gran parte de la cadena de suministro de cobalto es vulnerable a las interrupciones. Si la economía de alta tecnología se basa en un suministro constante de cobalto, en gran parte para ser utilizado en baterías recargables, que los problemas en la República Democrática del Congo podrían ralentizar el crecimiento económico en todo el mundo.
El informe del USGS también señala que China es el principal refinador de cobalto y uno de los mayores patrocinadores financieros de las grandes operaciones mineras de cobalto en la República Democrática del Congo. Tal y como está, El sector tecnológico de EE. UU. depende en gran medida de una fuente inestable en la República Democrática del Congo y de un socio comercial contencioso en China para su suministro de cobalto. Lo que explica el último hecho de nuestra lista.
Según cifras de 2015, Estados Unidos consumió el 10 por ciento del cobalto del mundo y produjo menos del 1 por ciento del suministro mundial de cobalto.
El cobalto no está en todas partes pero tampoco es un mineral particularmente raro:ocupa el puesto 32 en abundancia en la corteza terrestre. Solo dos minas en Canadá y Marruecos pueden extraer mineral de cobalto puro, mientras que la mayoría se extrae como subproducto de la minería de cobre y níquel. Uno de los depósitos de cobalto más ricos del mundo se encuentra en el cinturón de cobre de África Central en la República Democrática del Congo.
Los Estados Unidos., sin embargo, no está bendecido con una gran cantidad de depósitos de cobalto de alto grado, lo que dificulta la extracción de forma rentable. La industria minera también se ha quejado de un lento proceso de permisos para permitir la exploración minera, tanto en tierra como en alta mar. La administración Trump ha ordenado al Departamento del Interior que acelere el proceso de permisos en un esfuerzo por disminuir la dependencia de Estados Unidos de fuentes extranjeras de minerales críticos como el cobalto.
A pesar de los permisos y los obstáculos geológicos, Ha habido algunos avances en la extracción de cobalto de EE. UU. En 2014, La mina Eagle en la península superior de Michigan comenzó a extraer níquel y cobre con cobalto y otros minerales como subproducto. Y la primera mina de Estados Unidos dedicada al cobalto se está preparando para entrar en producción en 2020 en Idaho.
Ahora eso es genialEl cobalto es un micronutriente esencial en la dieta animal y humana. Los rumiantes como las vacas transforman el cobalto en cobalamina, también conocida como vitamina B12. ¡El alimento con mayor concentración de cobalto es el chocolate!
