Post divulgativo

Minerales críticos, recursos esenciales para una transición energética más sostenible

Establecer un sistema energético basado en la utilización de fuentes renovables, implica garantizar también el suministro de recursos naturales como las tierras raras o el níquel, necesarios para la fabricación de baterías, placas fotovoltaicas o turbinas eólicas.

A la hora de combatir los efectos del cambio climático y reducir de forma eficaz las emisiones de gases efecto invernadero, uno de los pasos más relevantes que tenemos que llevar a cabo es el de aumentar la producción a gran escala de energías renovables y apostar por las soluciones de movilidad sostenible. Pero para poder avanzar de forma eficiente hacia una transición energética sostenible y asegurar así el futuro del planeta, conocer cuál es el papel de los minerales críticos en este proceso es fundamental.  

En los últimos años, el suministro de estos recursos naturales se ha convertido en uno de los obstáculos más significativos de cara a poder alcanzar los objetivos de sostenibilidad marcados en el corto y largo plazo. Es por eso que es indispensable encontrar desde ya soluciones prácticas a este problema y continuar avanzando en el camino hacia un futuro energético más limpio. 
 

Qué son los minerales críticos

Se trata de elementos químicos presentes en la naturaleza de los que existe en la actualidad una gran demanda, pero cuyo suministro es escaso. Una situación que puede deberse a que su volumen a nivel geológico es muy limitado al tratarse de recursos naturales finitos, o debido a cuestiones externas relacionadas con las diferencias geopolíticas entre los países, los bloqueos comerciales, etc.

Algunos de los minerales que se ajustan a esta descripción son el aluminio, el cromo, el cobalto, el cobre, el grafito, el indio, el hierro, el plomo, el litio, el níquel, el zinc o las conocidas como tierras raras, que son los elementos más codiciados y que tienen un mayor nivel de criticidad en la actualidad.

Es cada país quien establece sus propios listados respecto a lo que considera materiales críticos indispensables para su desarrollo y, por ejemplo, la Unión Europea ya publicó en 2020 un listado de materias primas fundamentales en el que se hacía referencia al cobalto, el indio, el magnesio, el wolframio, el litio o el estroncio, entre otros muchos. 
 

Para qué se utilizan

La importancia de estos minerales radica en sus propiedades químicas, magnéticas y ópticas, que se emplean en la fabricación de todo tipo de dispositivos tecnológicos (teléfonos móviles, ordenadores, altavoces, tablets…), y que ayudan a conseguir en los nuevos diseños un mayor nivel de eficiencia, rendimiento, velocidad, durabilidad y estabilidad térmica. 

Estas cualidades tan apreciadas en la actualidad, están también directamente relacionadas con la transición energética, así como con los dispositivos y recursos tecnológicos necesarios para garantizar su correcto funcionamiento y expansión. Por ejemplo, son un material básico a la hora de construir los paneles fotovoltaicos que necesita la producción de energía solar o las turbinas eólicas que utilizan los aerogeneradores. Por no hablar de que son imprescindibles para la construcción de las baterías para los vehículos eléctricos y sin las cuales, almacenar la energía necesaria para los motores sería imposible. 

Cada tipo de energía renovable utiliza diferentes minerales críticos y en cantidades variables, en función de las propiedades que necesiten incorporar. Para la energía solar predomina el uso de aluminio y cobre, en la energía eólica serían el hierro y el zinc, en la geotérmica el níquel y el cromo, y en la construcción de las baterías eléctricas el grafito, el níquel y el cobalto. Es por eso, que si queremos seguir aumentando nuestra producción de energía solar, eólica o el volumen de nuestro parque de automóviles eléctricos de cara a una transición energética lo más completa posible, tendríamos primero que disponer de una gran cantidad y variedad de estas materias primas.

Dónde se pueden encontrar 

Existen yacimientos de minerales críticos repartidos por todo el mundo y entre los más importantes en la actualidad, podemos destacar los de cobre en Chile y Perú, los de litio en Australia y Chile, los de níquel en Indonesia y Filipinas, los de cobalto en la República del Congo o los de tierras raras en China. 

Aunque el origen natural de estas materias primas es variado geográficamente, no ocurre lo mismo con su procesamiento. China, además de contar con los principales yacimientos en activo de tierras raras del mundo y que suponen más del 80% de la producción a nivel global, es también el principal país que se encarga de procesar materiales críticos. Esto hace que el país asiático sea el centro de casi todo el comercio internacional y que controle los flujos de suministro, generándose, en muchas ocasiones, cuellos de botella por esta razón. 

Los mercados de minerales críticos son mucho más pequeños, geográficamente más concentrados y, por lo general, menos competitivos que los de hidrocarburos.

Por el contrario, en Europa la producción de tierras raras y de minerales críticos es muy escasa. Hay ciertos países con actividad minera como Alemania que extrae un 8% del galio a nivel global, Finlandia con un 10% del germanio, Francia con un 59% del hafnio o España con un 31% del estroncio. Pero nada que ver con las cifras que maneja China y que se quedan cortas en cuanto a la demanda que existen en la actualidad de los países del entorno comunitario. Para evitar su gran dependencia comercial, se han implementado planes en el entorno comunitario con los que intentar desarrollar una industria extractiva europea viable y sostenible.  

En el caso concreto de España, nuestro país dispone de subsuelo muy rico en minerales y se han realizado estudios que han puesto de manifiesto la existencia de yacimientos de litio en Cáceres o de tierras raras en Ciudad Real que podrían ser una gran oportunidad. Sin embargo, en la actualidad no se dan las licencias necesarias para llevar a cabo nuevos proyectos mineros, sobre todo, teniendo en cuenta el rechazo social que la apertura de nuevas minas genera. Es por ello, que actualmente existen iniciativas que están intentando cambiar este panorama y convertir a nuestro país en una región clave en el desarrollo de minerales críticos en la Unión Europea. 

Aumento de la demanda

Al ser estos minerales componentes esenciales para la fabricación y el desarrollo de las nuevas tecnologías necesarias para descarbonizar la economía, su demanda no ha hecho más que crecer en los últimos años y se espera que continúe al alza. Es por eso que, si queremos convertirnos en una sociedad baja en carbono, no hay otra solución que transformarnos en una sociedad alta en minerales críticos para potenciar el desarrollo de las energías renovables.   

Los escenarios que se manejan son un aumento del más del 40% para el cobre y las tierras raras, del 60% al 70% para el níquel y el cobalto, y estimaciones de casi el 90% para el litio. En general, la demanda de minerales críticos para 2040 podría multiplicar entre cuatro a seis veces la actual. 
 

Gráficas
10 20 30 40 6x 4x 2020 2040 SDS NZE Mt 50 Crecimiento a 2040 por sector HidrógenoRedes de electricidadVehículos eléctricos y almacenamiento de batería Otras energías bajas en carbono EólicaSolar SDS: Escenario de desarrollo sostenible (por sus siglas en inglés) NZE: Escenario de cero emisiones a 2050 (por sus siglas en inglés)
Crecimiento en el SDS, 2040 con respecto a 2020 10 20 30 40 Mt 50 Index (2020 = 1) 42x 25x 21x 19x 7x Litio Grafito Cobalto Niquel Tierrasraras

 

Datos extraídos de la Agencia Internacional de la Energía.

 

Problemas de suministro de los minerales raros

La principal dificultad que encontramos cuando hablamos de este tipo de materias primas es que, debido a su origen natural, son limitadas. Las minas se van agotando a medida que crece la demanda y, por ejemplo, en lo que llevamos de siglo XXI hemos extraído tanto cobre como en todo el siglo pasado. 

También hay que tener en cuenta que estos minerales no se encuentran en altas concentraciones en la tierra y son muy difíciles de separar, al estar mezclados entre sí y con otros elementos. El proceso para su obtención y tratamiento es, por tanto, muy complejo y bastante costoso. Se suelen utilizar para esta actividad métodos potentes como pueden ser los disolventes, las técnicas de separación magnética o los procesos a muy altas temperaturas, siendo estos procedimientos que liberan emisiones. La ventaja es que el ciclo de emisiones de los minerales críticos, contando desde su proceso de extracción hasta su uso, es la mitad que el de los combustibles fósiles y por lo tanto, sigue siendo una opción más sostenible.

Los límites naturales a su extracción también influyen en la dificultad para conseguir estos materiales y más, teniendo en cuenta las particularidades que hemos comentado anteriormente acerca del papel de China como principal agente del mercado a la hora de procesarlos. Además, la alta demanda y la carencia de suministros afectan de lleno a sus precios de comercialización y a que estos se encarezcan, perjudicando directamente en la rentabilidad de los nuevos proyectos renovables. 
 

Minería climática 

Para poder corregir de manera eficaz todos estos problemas medioambientales derivados de las labores de minería actuales, han surgido otras modalidades de explotación sostenibles que buscan renovar por completo toda su estructura. Estas tres nuevas formas de entender la minería dan como resultado la llamada minería climática y que consiste básicamente, en llevar a cabo este tipo de actividades extractivas generando el menor impacto posible. 

Minería verde

Utilizar energías limpias para generar electricidad y no contaminar durante toda la actividad.

Minería urbana

Apostar por la economía circular y con reciclar al máximo los materiales ya extraídos.

Minería regenerativa

Basada en la regeneración y reforestación de ecosistemas para compensar las emisiones de CO2.

Economía circular y reciclaje

Para conseguir sacar el mayor partido posible a la escasez de minerales críticos, mejorar sus procesos de reciclaje resulta crucial. Los datos apuntan a que, por ejemplo, tan solo un 1% de las tierras raras se reciclan en la actualidad. En especial, debido a inconvenientes como el que se encuentren en dispositivos con muchos tipos de minerales diferentes. No es lo mismo reciclar una botella de plástico que solo contiene un elemento, que una batería que puede tener en su interior multitud de minerales distintos. Es por eso que, en vez de hablar de economía circular, muchos expertos indican que en el caso de los minerales críticos sería más conveniente apuntar a una economía en espiral, ya que los ciclos no son 100% cerrados. 

Para empezar a revertir esta situación, es esencial apostar por la innovación y el desarrollo de proyectos de investigación enfocados a llevar a cabo procesos de reciclado mucho más eficientes. También sería importante trabajar en el concepto de ecodiseño y que hace referencia a crear nuevos dispositivos y tecnologías que puedan ser más reciclables, así como diversificar los materiales necesarios para construirlos, optando por alternativas minerales más abundantes y sostenibles. 

En esta línea trabaja el CIRCE (Centro de Investigación de Recursos y Consumos Energéticos), estudiando el uso de minerales más comunes y con menos impacto en costes. Por ejemplo, algunas de sus investigaciones más recientes están enfocadas a reducir la cantidad de cobalto en los dispositivos del 30% al 10%, o utilizar mezclas químicas LFP formadas por litio, fósforo y hierro para perder la dependencia con el níquel, el cobalto y el manganeso. También destacar las alternativas basadas en el ion sodio, que funciona de forma muy parecida al litio y que puede ser clave para dejar de utilizar el grafito. 

Es necesario mencionar también la importancia no solo de reciclar, sino también de reducir considerablemente el consumo de estos materiales y de los dispositivos tecnológicos para los que son usados.  Hay que establecer una economía que priorice siempre el reaprovechamiento de los recursos y otras medidas con el uso compartido para que la demanda de estas materias primas no acabe por desbocarse y volverse insostenible. 

Pero al margen de todas estas problemáticas, lo que está claro es que una transición energética 100% eficaz nunca va a poder llevarse a cabo sin una renovación completa y efectiva del sistema de suministro de minerales críticos, tanto en sus procesos de extracción, procesamiento, diseño y posterior comercialización.

Al tratarse todavía de una conversación abierta entre los diferentes países y sujeta a cambios relevantes, echar un vistazo a este webinar especializado que se celebra en noviembre y que aborda la cuestión desde la perspectiva de la economía circular, puede ser una buena oportunidad para mantenerse informado de todo lo que ocurre en este campo y conocer en profundidad los próximos pasos que se van a tomar. Nuestro futuro medioambiental y energético depende de ello y de las garantías de suministro de estos minerales tan codiciados e indispensables.

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