LIMITES MINERALES DE LA TRANSICIÓN ENERGÉTICA
¿De qué está hecho un panel fotovoltaico? ¿Y un aerogenerador? ¿Qué materiales contienen las baterías que permitirían electrificar los vehículos? ¿De dónde provienen estas materias primas? ¿Hay suficientes materiales en la corteza terrestre para abastecer el crecimiento necesario de las renovables y frenar así el cambio climático? ¿Qué porcentaje de materiales se está reciclando actualmente? ¿es suficiente? ¿Cuál es la relación energía-materiales-medioambiente?
Escribe: Alicia Valero Delgado
Ingeniera química. Doctora por la Universidad de Zaragoza y directora del grupo de Ecología Industrial del Instituto CIRCE.
Para evitar superar los 2 Cº o incluso menos, tal y como se estableció en los Acuerdos de París en el 2015, es necesario descarbonizar la economía lo antes posible. ¿Y cómo lograr esto? Fundamentalmente, realizando una transición energética en la que se pase de una economía basada en los combustibles fósiles, a otra basada en las energías renovables, o sea, ir hacia lo que algunos llamas una “economía verde”.
La energía eólica, la fotovoltaica, la solar termoeléctrica, la biomasa, o el coche eléctrico, no emiten CO2 ( o tienen emisiones neutras como es el caso de la biomasa). Sin embargo, nos olvidamos de un aspecto importante: para construirlos son necesarios muchos materiales. Pensemos que por ejemplo para producir 1 gigavatio (GW) de potencia eléctrica, que es la equivalente a la que podría suministrar una central térmica de gas natural, se necesitan 200 aerogeneradores de 1 MW. Esto implica el uso de unas 160.000 toneladas de acero, 2000 de cobre, 780 de aluminio, 110 de níquel, 85 de neodimio y 7 de disprosio para su fabricación(1). La central térmica en cambio habrá necesitado principalmente de 5500 toneladas de acero, 750 toneladas de cobre y 750 de aluminio aproximadamente, o lo que es lo mismo, en peso unas 25 veces menos de metales que en el caso de la eólica. Dicho esto la cantidad de materiales no es el aspecto más preocupante del problema, sino la variedad de los mismos. Mientras que en la central térmica entran en juego metales convencionales y relativamente abundantes, las nuevas tecnologías son altamente voraces en muchos elementos distintos, algunos de ellos escasos en la naturaleza o bien controlados por unos pocos países. En la siguiente figura podemos ver la variedad de materiales necesarios para producir algunas de estas tecnologías limpias.
Así que el aerogenerador es en realidad una de las tecnologías renovables que menos variedad de materiales necesita para su fabricación. Por lo tanto más que una economía verde, podríamos hablar de una “economía multicolor”, ya que las nuevas tecnologías están empleando prácticamente toda la tabla periódica de los elementos.
Una de las grandes diferencias que hay entre los combustibles fósiles y lo minerales no energéticos es que mientras los primeros desaparecen al quemarlos, convirtiéndose en CO2 y agua, los segundos no se pierden. El capital mineral de cada elemento en la Tierra es constante y en teoría podríamos´ usarlos una y otra vez sin que se perdiese. Y entonces ¿por qué no se hace? De acuerdo con un informe de las Naciones Unidas(2), el porcentaje de reciclado de muchos de los nuevos elementos esenciales para la descarbonización de la economía es inferior al 1%. Los esfuerzos de reciclado, excepto para los metales tradicionales como el hierro, cobre o aluminio, se han centrado en evitar contaminar, más que en recuperar los materiales valiosos que contienen. De hecho, el metal que hoy en día tiene la mayor tasa de reciclado es el plomo, que se encuentra principalmente en baterías de coche y para las cuales hay una legislación de reciclado muy estricta. Los tubos fluorescentes también´n de deben someterse a un proceso de reciclado, pero no para obtener los elementos valiosos que contienen como las tierras raras y los fósforos que no se reciclan sino para evitar que el mercurio que contienen contamine el entorno. El resultado es que los metales menores, pero valiosos, acaban o bien en vertederos o bien subciclados con otros metales como el acero y perdiendo por tanto su funcionalidad original.
O sea, en la práctica cuando un teléfono móvil por ejemplo acaba en el vertedero, los más de 30 elementos distintos de los que está compuesto, incluyendo miligramos de oro, platino, indio, galio, cobalto, etc., acaban perdiéndose para siempre.
Afortunadamente, las tasas de reciclado van en aumento y las tecnologías de reciclado, aunque todavía siguen en pañales, están desarrollándose. Pongamos el caso del aluminio (extracción de la corteza). A este ritmo, se necesitarán unos 250 años par alcanzar una supuesta eficiencia del 98 %. Sin embargo, si la demanda de aluminio sigue aumentando cada año en un 2% haciendo un simple cálculo exponencial nos daríamos cuenta de que la demanda se duplicaría cada cuarenta años y aunque alcanzásemos la cifra de reciclado del 98% (el cien por cien es imposible debido a restricciones físicas del segundo principio), la extracción seguiría duplicándose cada 35 años. Por tanto, mientras la demanda aumente año tras año, ni aun reciclando cerca del cien por cien de material, podríamos prescindir de la extracción.
Si analizamos globalmente la extracción de los distintos minerales a lo largo del último siglo, nos damos cuenta de que, como el aluminio, la tendencia general ha sido hacia un aumento exponencial.
Una consecuencia de ello es que las minas se agotan. Conociendo la cantidad de recursos disponibles del planeta y la evolución de la extracción, se puede estimar a través de las denominadas “curvas de Hubbert” el año en que la demanda de minares superar a la oferta (o el pico). Aunque son modelos teóricos y aproximados, pueden servir para establecer tendencias y alertar de posibles escaseces si se continúa con los ritmos de producción actuales. A este ritmo, y considerado los recursos minerales publicados por el United States Geological Survey, el pico de muchos minerales se alcanzaría antes de que acabase este siglo.
Al agotamiento de las minas hay que añadirle otro factor importante. Si las menas más ricas se agotan, van quedando las menos concentradas para las que se necesita más energía por unidad de material extraído. A medida que las minas van agotándose, la energía de extracción aumenta exponencialmente. Como o curre en el reciclado, cuanto más diluido está el metal, mayor es la energía de separación. Es cierto que gracias a mejoras tecnológicas somos capaces de extraer más eficientemente los recursos minerales de la tierra. Lamentablemente las mejoras tecnológicas deben ir a la par de las reducciones en leyes de mina y este no es el caso. Así que, con el aumento de energía, también hay asociado un aumento en el impacto ambiental. Además de los inmensos agujeros que se hacen en la corteza en la minería de cielo abierto, las emisiones de CO2 se disparan ya que gran parte de la energía empleada en la minería hoy en día es en forma de diésel para transportar los miles de toneladas de roca extraída. Si actualmente la minería es responsable, según la Agencia Internacional de la Energía, de entre un 8% y un 10% del consumo de energía primario mundial y de las emisiones de CO2 es probable que, en el futuro, esta tasa aumente considerablemente.
Si analizamos ahora la demanda esperada de materiales hasta el 2020 necesarios para desarrollar la fotovoltaica, eólica, la solar de alta temperatura o el vehículo eléctrico, teniendo en cuenta las proyecciones realizadas por la Agencia Internacional de la Energía en su escenario 450 (que implica no superar l os 2º C de aumento global de temperatura), podemos detectar posibles cuellos de botella que aparecerían para algunos elementos clave.
Considerando las “tecnologías limpias” analizadas (ver Tabla 1) los vehículos eléctricos son aquellos que más materiales críticos demandarán, estando las posibles limitaciones centradas en los elementos necesarios para las baterías (litio, cobalto, níquel). Además, podría haber otras limitaciones a la hora de fabricar aleaciones de acero que necesiten cromo o molibdeno, y también para la fabricación de algunos equipos electrónicos. Por elemento, aquellos que presentan mayor riesgo de suministro son: teluro, plata, cadmio, cobalto, sobre, galio, indio, litio, manganeso, níquel, estaño y zinc.
¿Cómo evitar entonces estos problemas detectados en el suministro de materias primas clave? En el lado de la demanda, habrá que apostar fuertemente por la desmaterialización, la sustitución de materiales críticos por otros más abundantes y la reutilización y reciclado. Para ello será imprescindible diseñar los productos pensando en su fin de vida, haciéndolos robustos, modulares y fácilmente desemsamblables, y así promover la denominada “economía circular”. Esto permitirá reducir drásticamente los residuos, reutilizar y reparar los productos dándoles una segunda, tercera, cuarta, ... vida y recuperar los materiales valiosos para reintroducirlos en el sistema productivo. En este sentido, habrá que aprender de la naturaleza, que no produce residuos y vive y se regenera exclusivamente de la acción del sol. Dicho esto, y conociendo las limitaciones que nos impone el segundo principio de la termodinámica en canto a la imposibilidad de cerrar totalmente todos los ciclos, la principal medida a adoptar debe ser la reducción del consumo, abriendo paso a nuevos modelos económicos que fomenten el “uso” más que a la “posesión”. Una economía de los servicios en donde las empresas no vendan el producto sino su función. De esta forma, los objetos serán más robustos y al final de su vida, los productores se encargarán de recuperar sus materiales valiosos y reintroducirlos en el sistema de forma más eficaz.
En el lado de la oferta, si la demanda sigue aumentando, no podremos prescindir nunca de la minería. Esto hará que nos enfrentemos a diversas contradicciones, como la del efecto “Nimby” (en sus siglas en inglés Not in my backyard, “no en mi trasero”). No deseamos actividad extractiva cerca debido a los impactos que genera y preferimos relegarla a terceros países, en muchos casos con baos o nulos estándares ambientales y sociales. Pero no renunciamos a la renovación constante de objetos tecnológicos, que requieren de la actividad minera para su fabricación. Reducir la dependencia exterior, que es una prioridad de muchos gobiernos como la Unión Europea, implica apostar por extraer en el propio territorio y probablemente abrir o reabrir nuevo yacimientos que, con mucha seguridad, crearán o están creando rechazo social. En este sentido, la minería deberá ser sostenible ambiental y socialmente en mi patio trasero y en el de mis vecinos. Y el capital mineral, que es un patrimonio natural de los que viven hoy, pero también de los que nacerán, deberá valorarse de forma justa, no solo considerando los costes de extracción de hoy, sino los que deberán afrontar las futuras generaciones cuando se agoten los yacimientos. Solo así se creará un verdadero sentido de la conservación.
En definitiva, evitar la dependencia de combustibles fósiles implicará aceptar la dependencia de materiales, alguno de ellos con importantes riesgos de suministro. Sin materiales no hay energía, pero ¡sin energía, tampoco hay materiales! Es necesario por lo tanto considerar el diálogo, o mejor, triálogo energía-magteriales-medio ambiente, porque las soluciones no serán unidimensionales sino multidimensionales y complejas, especialmente cuando entran en juego graves problemas sociales que acarrea la minería.
(1) Alicia Valero, Antonio Valero, Guiomar Calvo, Abel Ortego, Sonia Ascaso, Jose-Luis Palacios. Global material requirements for the energy transition. An exergy flow analysis of decarbonisation pathways. Energy 159 (2018) 1175-1184.
(2) UNEP (2011) Recycling Rates of Metals, A Status Report. United Nations Environmental Programme. www.resourcepanel.org/
Fuente: El Topo #36/ EL PERIÓDICO TABERNARIO MÁS LEÍDO DE SEVILLA/ 13
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