Esta es la cara oculta de la energía renovable y el coche eléctrico (y urge una solución)

Los hidrocarburos tradicionales son esenciales hoy en día, pero la crisis climática y el calentamiento global han hecho que las administraciones y organizaciones emprendan una carrera de descarbonización del planeta.

La campaña en pro de las energías renovables y el coche eléctrico abandera un movimiento que afecta a todos los ámbitos, pero especialmente a los sistemas de generación de energía, la industria y el transporte. Lo que ocurre es que no todo son ventajas. No se trata de convertir una situación apocalíptica en un edén planetario.

Los minerales y tierras raras

La industria de la nueva era sabe muy bien que las energías renovables y la movilidad eléctrica conllevan desafíos más allá de conseguir un rendimiento equiparable al de los combustibles fósiles.

Hablamos de la extracción y producción de minerales y tierras raras (elementos muy difíciles de encontrar en forma pura, como el escandio, el cerio o el neomidio) necesarios como materia prima. No en vano, las plantas solares fotovoltaicas, los parques eólicos y los vehículos eléctricos generalmente requieren más minerales para construir que sus contrapartes basadas en combustibles fósiles.

«La demanda total aumenta significativamente durante las próximas dos décadas a más del 40% para cobre y elementos de tierras raras, 60-70% para níquel y cobalto, y casi un 90% de litio»

Un automóvil eléctrico típico requiere seis veces más minerales que un automóvil convencional y una planta eólica terrestre requiere nueve veces más recursos minerales que una planta a gas, por poner dos ejemplos.

De hecho, el auge que han experimentado las renovables y los vehículos enchufables en la última década ha propiciado que la demanda de minerales haya aumentado un 50%.

No es casualidad que investigadores y científicos de todo el mundo trabajen para reducir la necesidad de minerales y tierras raras para la elaboración de baterías, así como métodos más eficientes de reciclaje.

Pero, mientras las baterías actuales no tengan una alternativa viable a gran escala, el litio, el níquel, el cobalto, el manganeso y el grafito son cruciales para el rendimiento, la longevidad y la densidad energética de las mismas.

Además, las tierras raras son esenciales para la elaboración de los imanes permanentes de los motores eléctricos y las turbinas eólicas. Igualmente, la plata, el silicio y el cobre son altamente demandados en la energía solar fotovoltaica.

Las redes eléctricas, por su parte, necesitan una gran cantidad de cobre y aluminio, siendo el cobre la piedra angular de todas las tecnologías relacionadas con la electricidad.

Según un informe de la Agencia Internacional de la Energía (IAE por sus siglas en inglés), hasta mediados de la década de 2010, para la mayoría de los minerales, el sector energético representaba una pequeña parte de la demanda total.

Sin embargo, a medida que las transiciones energéticas se aceleran, las tecnologías de energía limpia se están convirtiendo en el segmento de demanda de más rápido crecimiento. «En un escenario que cumpla con los objetivos del Acuerdo de París, su participación en la demanda total aumenta significativamente durante las próximas dos décadas a más del 40% para cobre y elementos de tierras raras, 60-70% para níquel y cobalto, y casi un 90% de litio».

Los precios y la garantía de suministro

En un mundo actual aún movido en su mayor parte por combustibles fósiles, los retos principales pasan por controlar los picos de precios y garantizar el suministro de hidrocarburos. Pero la transición a la energía verde tampoco está exenta de esos retos y complejidades que las administraciones no pueden obviar.

La IAE afirma que el mundo va camino de duplicar la demanda de minerales para la producción de tecnologías de energía limpia en 2040. No sólo eso, sino que «un esfuerzo concertado para alcanzar los objetivos del Acuerdo de París (estabilización del clima a “un aumento de la temperatura global muy por debajo de los 2 °C”) significaría una cuadriplicación de los requisitos de minerales para las tecnologías de energía limpia para 2040. Para llegar a cero neto a nivel mundial para 2050, harían falta seis veces más insumos minerales en 2040 que en la actualidad».

Concretando un poco más, la demanda de minerales para su uso en coches eléctricos y baterías se multiplicará por 30, con un incremento de 40 veces en lo que al litio respecta. La demanda de grafito, cobalto y níquel será 25 veces superior.

El aumento de la generación de energía baja en carbono para cumplir con los objetivos climáticos también significa triplicar la demanda de minerales de este sector para 2040. La energía eólica toma la delantera, reforzada por la energía eólica marina con uso intensivo de materiales.

La energía solar fotovoltaica le sigue de cerca, debido al gran volumen de capacidad que se agrega. La energía hidroeléctrica, la biomasa y la energía nuclear sólo hacen contribuciones menores debido a sus requisitos de minerales comparativamente bajos.

En otros sectores, el rápido crecimiento del hidrógeno como vector energético apuntala un gran crecimiento en la demanda de níquel y circonio para electrolizadores, y de metales del grupo del platino para pilas de combustible.

La problemática del suministro de minerales ya se ha manifestado en el pasado y las respuestas a los problemas han llegado con desfase y han provocado precios volátiles. Esto, además, influye de manera crucial en los costes de producción de muchas tecnologías relacionadas con la transición energética.

Si hablamos de coches eléctricos, el coste de las materias primas va en aumento y actualmente representa entre un 50% y un 70% del total de las baterías. Mientras, «la planificación actual de suministro e inversión está orientada a un mundo de acción más gradual e insuficiente sobre el cambio climático», afirma IAE.

«No está preparada para soportar transiciones energéticas aceleradas. Si bien hay una gran cantidad de proyectos en diferentes etapas de desarrollo, existen muchas vulnerabilidades que pueden aumentar la posibilidad de una estrechez del mercado y una mayor volatilidad de los precios».

Estas vulnerabilidades son, entre otras, una alta concentración geográfica de la producción, en mucha mayor medida que en el caso del petróleo o el gas natural. Valga como ejemplo la producción de cobalto y tierras raras, que depende del Congo y China en un 70% y 60% respectivamente.

«El nivel de concentración es aún mayor para las operaciones de procesamiento, donde China tiene una fuerte presencia en todos los ámbitos», explica la IAE. «La participación de China en la refinación es de alrededor del 35% para el níquel, del 50% al 70% para el litio y el cobalto, y casi el 90% para los elementos de tierras raras.

Los largos plazos de desarrollo de proyectos también suponen una amenaza para la estabilidad de los precios y el suministro. Según IAE, lleva un promedio de 16,5 años mover los proyectos mineros desde el descubrimiento hasta la primera producción.

Las reducciones del 40-50% en el uso de plata y silicio en las células solares durante la última década han permitido un aumento espectacular en el despliegue de energía solar fotovoltaica

Tampoco es desdeñable la progresiva pérdida de calidad de los recursos, ya que obtener materia prima de alta pureza requiere más energía y costes de producción, así como emisiones de gases de efecto invernadero y desechos resultantes de la extracción.

La mayor exposición a riesgos climáticos de los últimos años también tiene su influencia. Por ejemplo, el cobre y el litio son particularmente vulnerables al estrés hídrico debido a sus altos requerimientos de agua.

Y el hecho de que más del 50% de la producción actual de litio y cobre se concentre en áreas con altos niveles de estrés hídrico como varias regiones de Australia, China y el continente africano -muchas de ellas también vulnerables a calor extremo o inundaciones-, plantea mayores desafíos para garantizar suministros fiables y sostenibles.

Transición rápida y ordenada, innovación y reciclaje

Todos estos problemas tienen solución, pero para que esta llegue a tiempo para permitir cumplir los objetivos climáticos marcados, es esencial avanzar en diversos campos.

El principal es la elaboración de un plan de transición rápido y ordenado, que requiere un fuerte crecimiento de la inversión y el suministro de minerales para mantener el ritmo de crecimiento de la demanda.

«Lo más importante es proporcionar señales claras y fuertes sobre las transiciones energéticas. Si las empresas no tienen confianza en las políticas climáticas de los países, es probable que tomen decisiones de inversión basadas en expectativas mucho más conservadoras», señala IAE.

«La diversificación de la oferta también es crucial. Los gobiernos propietarios de recursos pueden apoyar el desarrollo de nuevos proyectos reforzando los estudios geológicos nacionales, simplificando los procedimientos de obtención de permisos para acortar los plazos de entrega».

Otro aspecto crucial es la innovación y el reciclaje de los materiales. De ese modo, será posible reducir considerablemente la demanda de minerales y materias raras, así como sustituir dichos materiales por otros.

Por ejemplo, las reducciones del 40-50% en el uso de plata y silicio en las células solares durante la última década han permitido un aumento espectacular en el despliegue de energía solar fotovoltaica.

«La innovación en las tecnologías de producción también puede desbloquear nuevos suministros importantes. Las tecnologías emergentes, como la extracción directa de litio o la recuperación mejorada de metales a partir de flujos de desechos o minerales de baja ley, ofrecen el potencial de un cambio radical en los volúmenes de suministro futuros», amplía IAE.

Por su parte, el reciclaje alivia la presión sobre el suministro primario. Para los metales a granel, las prácticas de reciclaje están bien establecidas, pero este aún no es el caso de muchos metales de transición energética, como el litio y los elementos de tierras raras.

«Los flujos de desechos emergentes de las tecnologías de energía limpia (por ejemplo, baterías, turbinas eólicas) pueden cambiar este panorama. Se espera que la cantidad de baterías de coches eléctricos gastadas que llegan al final de su primera vida aumente después de 2030, en un momento de rápido crecimiento continuo en la demanda de minerales», alerta la Agencia Internacional de la Energía.

«El reciclaje no eliminaría la necesidad de inversiones continuas en nuevo suministro para cumplir con los objetivos climáticos, pero estimamos que, para 2040, las cantidades recicladas de cobre, litio, níquel y cobalto de las baterías usadas podrían reducir los requisitos de suministro primario combinado para estos minerales en alrededor de 10%», concluye.

No cabe duda: todos los actores implicados en la transición energética tienen mucho trabajo por hacer si quieren que sea viable a largo plazo. Pero, sobre todo, si quieren que suceda en los plazos establecidos. ¿Estarán a la altura?

Fuente: IAE