ANAHÍ ABELEDO

Mucho es el entusiasmo que despiertan en el mundo las opciones verdes para dejar los combustibles fósiles atrás, pero las nuevas tecnologías no solo insumen gran cantidad de minerales sino que conllevan el riesgo de caer en una nueva dependencia geopolítica al ser China quien concentra la mayor parte de la explotación de los mismos. 

Un auto eléctrico, por ejemplo, requiere seis veces más minerales que uno convencional; una planta de energía eólica terrestre requiere nueve veces más minerales que una de gas. Europa ya acusa la falta de estos metales de transición,  según un estudio de la Universidad KU Leuven. El reciclaje, al igual que el uso de combustibles alternativos, como el hidrógeno, son algunas de las soluciones propuestas. 

Los metales verdes son: aluminio, cobalto, cobre, litio, níquel, plata y zinc. Según la Agencia Internacional de Energía, la generación solar y eólica, podría pasar de 9% a 70% en 2050. Solo para 2030, la demanda de metales verdes se multiplicará siete veces para satisfacer la transición energética.

Se estima que la demanda del litio va a aumentar 40 veces para el 2040, seguido del grafito, el cobalto y el níquel (que se estima crecerán de 20 a 25 veces). La construcción de las redes de carga de energía para vehículos eléctricos también requiere de grandes cantidades de cobre, que se estima se duplicará durante este mismo periodo. En 2021, la demanda de cobre de Chile, el mayor productor del mundo, ya aumentó alrededor del 80 % respecto al año anterior, según BBC Mundo. 

Aunque el litio y las tierras raras han atraído una nueva atención por su potencial transformador para el almacenamiento de energía, los metales tradicionalmente extraídos —como el cobre, el níquel, el manganeso, el grafito y el zinc—, también tienen un papel importante que desempeñar, y su demanda también aumentará. Estos elementos son el corazón de los coches eléctricos, las turbinas eólicas y otras energías, que prometen mantener las alzas en la temperatura global a raya. 

Todas las tecnologías utilizan minerales en distintas proporciones, pero las baterías de vehículos eléctricos son las más demandantes, en particular del litio, que es crucial para el rendimiento, la longevidad y la densidad de energía de baterías.

A medida que el mundo se mueve hacia un panorama energético que requiere más minerales, se levanta la pregunta de si habrá suficientes recursos para satisfacer la demanda global. Hay varios factores que van a influir esto, y va a depender gran medida los desarrollos que se logre en la química de las baterías. 

En el futuro, según el informe de la IEA, se espera un escenario mixto: algunos minerales, como el litio de roca dura y el cobalto probablemente van a tener un excedente a corto plazo, mientras que el litio procesado, el níquel de grado de batería y los elementos clave de tierras raras (por ejemplo, neodimio, disprosio) podrían enfrentar una oferta limitada en los próximos años al no poder seguir el ritmo de la demanda.

Tierras raras, fuente de minerales verdes. China concentra su explotación

LAS TECNOLOGÍAS MÁS DEMANDANTES
En términos de generación de electricidad, la energía eólica es la que más demanda minerales, en particular cuando las turbinas están instaladas en alta mar, donde pueden requerir hasta tres veces más cobre para transmitir la energía a lo largo de los cables que las plantas en tierra: en 2020, el volumen de cobre requerido en todo el mundo para la generación de energía eólica en alta mar fue de alrededor de 8 mil kilos por megavatio de energía producida, en comparación con 2mil 900 kilos por megavatio para la eólica en tierra. La construcción también requiere aluminio, zinc y tierras raras, plantean Andrea Fischer y Alejandra Cuéllar en National Geographic.

La energía eólica, especialmente cuando es offshore, es la que más minerales demanda

Las torres de los aerogeneradores y los transmisores son de acero, zinc y aluminio y representan alrededor del 80 % del peso total. Algunos diseños de turbinas utilizan imanes de accionamiento directo, que contienen los metales de tierras raras neodimio y disprosio. Se calcula que alrededor del 20 % de todas las turbinas eólicas instaladas utilizan imanes de tierras raras. Los aerogeneradores también contienen cobre en los generadores, y fibra de carbono y vidrio en las palas, además del hormigón utilizado para construir las torres.

EL PROBLEMA DE LAS BATERÍAS
China y La República del Congo concentran más del 60 % de la producción de cobalto necesario para las baterías.  El New York Times ha documentado ampliamente la batalla que se está librando por el control de los recursos en esta zona.

China es el país que protagoniza la extracción de metales raros. Según datos de Statista, en 2021, el país representa el 60 % de la producción mundial de tierras raras. En los últimos años, China ha limitado su producción y exportación a otras partes del planeta, y ha sacado a relucir las tierras raras en una disputa comercial con Estados Unidos. La más grande de todas sus minas se encuentra en Baiyun Obo, en Mongolia Interior, donde, según la NASA, está casi la mitad de la producción mundial de tierras raras. 

La energía solar requiere unidades de almacenamiento de energía, tanto en forma de baterías individuales para uso privado, y a gran escala, en las redes eléctricas. Esto implica una demanda de minerales en las baterías de litio, de aluminio, cobalto, hierro, plomo, litio, manganeso, níquel y grafito, indican Fischer y Cuéllar. 

Las baterías constan de dos electrodos, o conductores eléctricos, llamados cátodo y ánodo, y un electrolito a través del cual intercambian iones, proporcionando una carga o descarga. Diferentes minerales pueden servir para estos fines. El alto potencial electroquímico del litio lo convierte en un valioso componente de las baterías recargables de iones de litio de alta densidad energética.

La mayoría de las baterías de iones de litio utilizan grafito como ánodo, lo que significa que el grafito será el mineral más buscado para el almacenamiento de energía. Los cátodos varían más: lo más frecuente es que utilicen níquel, pero también son comunes diversas mezclas de cobalto, litio y manganeso.

Si llega a haber problemas con la cadena de suministro en los países productores, esto afectaría directamente a los precios y la producción de baterías. Por otro lado, es importante considerar que un problema de suministro sólo afectaría a los productos nuevos como autos eléctricos y turbinas eólicas por construirse, ya que los existentes no se verán afectados por una falta de minerales.

A diferencia de los vehículos a combustión, por ejemplo, los autos eléctricos que ya funcionan pueden hacerlo durante la vida útil de la batería, que puede oscilar entre 10 y 20 años, y no se ve afectada por la falta de nuevos suministros de minerales.

LA U.E. YA ACUSA LA FALTA DE SUMINISTROS VERDES
La Unión Europea tendrá que multiplicar sus suministros de diversos metales si quiere construir las infraestructuras necesarias para alcanzar la neutralidad climática en 2050 -que la UE emita solo el CO2 que sea capaz de absorber en su territorio-, según un estudio de la universidad belga KU Leuven publicado recientemente.

Respecto al suministro actual, la Unión Europea debe incrementar un 3.500 % su reserva de litio (35 veces más), el 330 % la de cobalto, el 100 % la de níquel y un 45 % la de silicio, así como en torno a un tercio las de aluminio y cobre, señala el estudio, que advierte que «sin un nuevo suministro de metales primarios y un mejor reciclaje en el sistema, se avecinan carencias críticas» para lograr las metas climáticas, informa EFE.

Los incrementos sobre las cifras actuales resultan en la cantidad de cada metal que Europa requerirá anualmente para el año 2050 para cumplir con los planes de producción de tecnologías energéticas limpias, dice la universidad en un comunicado.

Estos metales, apuntan, son esenciales para fabricar productos como vehículos eléctricos y baterías, así como para desarrollar las tecnologías de energía renovable eólica, solar y de hidrógeno y la infraestructura de red necesaria para cumplir con la reducción de emisiones que se ha fijado la UE.

«Europa se enfrenta a un déficit crítico en los próximos quince años si no cuenta con más metales extraídos y refinados para abastecer el inicio de su sistema de energía limpia», señala la universidad, en la que urge a medidas que eviten una nueva situación de dependencia de terceros países como la que tiene Europa ahora con los combustibles fósiles.

El estudio alerta de una escasez en el suministro mundial de metales como el litio, el cobre o el níquel, que se agravaría en torno a 2040 y podría paliarse a partir de entonces «siempre que se realicen grandes inversiones en infraestructuras de reciclaje y se solucionen los cuellos de botella legislativos».

Los investigadores subrayan un «potencial teórico» para que las nuevas minas nacionales cubran entre el 5% y el 55% de las necesidades de Europa en 2030 y apuntan igualmente a la necesidad de abrir nuevas refinerías después de que la subida de los precios de la energía haya provocado, advierten, el cierre temporal de casi la mitad de la capacidad de refinado de aluminio y zinc de Europa.

EL COSTO DE LA TRANSICIÓN: ECOLOGÍA Y CONFLICTIVIDAD SOCIAL EN LATAM
A la sombra de la promesa de la energía limpia, están los impactos negativos de la obtención y procesamiento de los minerales de la transición energética. La explotación en las minas genera estragos ecológicos difícilmente sostenibles en el largo plazo. En el caso del litio, por ejemplo, por cada tonelada extraída, se requieren hasta 2 millones de litros de agua, lo que agota los recursos hídricos subterráneos. Esto afecta a comunidades, flora y fauna.

Las implicaciones sociales de la explotación de los minerales de la transición también está cobrando facturas altas en América Latina. Rebecca Ray, Zara C Albright y Kehan Wang, investigadores en desarrollo de la Universidad de Boston, han sugerido que los países del triángulo del litio (Argentina, Chile y Bolivia) desarrollen una capacidad institucional para generar un manejo más responsable del mineral con mayor participación de comunidades locales, para así reducir los impactos negativos de la explotación.

BMW Group / Planta San Luis Potosí. Los vehículos eléctricos no contaminan directamente pero sus baterías insumen gran demanda de nuevos minerales concentrados en pocas regiones.

Las tierras raras —neodimio, escandio e itrio, por nombrar algunas— son muy complejas de extraer, ya que se encuentran embebidas en ciertos minerales y aleaciones: aunque son abundantes, es muy raro encontrarlas en su forma pura y tienden a presentarse en bajas concentraciones. Elisa Fabila, ingeniera química de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), especializada en el estudio de química metalúrgica, explica que el proceso de extracción es complicado e invasivo. 

En promedio “se pierden 300 metros cuadrados de suelo por cada explosión”, explica Fabila, que difícilmente pueden recuperarse. Todas las propiedades de la tierra se desvanecen, ya que el estallido necesita desbaratar los componentes del suelo para poder sacar los metales.

China es el país que protagoniza la extracción de metales raros. Según datos de Statista, en 2021, el país representa el 60 % de la producción mundial de tierras raras. En los últimos años, China ha limitado su producción y exportación a otras partes del planeta, y ha sacado a relucir las tierras raras en una disputa comercial con Estados Unidos. La más grande de todas sus minas se encuentra en Baiyun Obo, en Mongolia Interior, donde, según la NASA, está casi la mitad de la producción mundial de tierras raras. 

ALGUNAS PROPUESTAS 
En cualquier escenario, las energías renovables son esenciales para mantener la temperatura a raya, de lo contrario, según el reporte de 2022 del IPCC, partes del planeta serán inhabitables para 2050.

El reciclaje de chatarra para recuperar metales y especialmente el de baterías, en lugar de la extracción, es un recurso que se extiende. El estudio de la universidad belga destaca el uso de los metales reciclados con el fin de producir baterías para hasta tres cuartas partes de los vehículos eléctricos fabricados en Europa, todos los imanes permanentes y volúmenes significativos de aluminio y cobre, por lo que consideran el reciclaje «la mejor oportunidad de Europa para mejorar su autosuficiencia a largo plazo».

El reciclaje, especialmente el de baterías, en lugar de la extracción, es un recurso recomendado.

«Es un paso adelante que nuestro sistema de energía limpia se base en metales permanentes que puedan reciclarse indefinidamente, en comparación con la quema constante de combustibles fósiles de hoy», aseguran respecto a una práctica que ahorra, de acuerdo a los investigadores, entre el 35% y el 95% del CO2 en comparación con la producción de metales primarios

La apuesta, por tanto, también está en aumentar el uso de combustibles alternativos, como el hidrógeno, o biomasa, apunta la Organización de Naciones Unidas que son menos demandantes de minerales.