Límites materiales. ¿Cómo de «verdes» son las energías verdes?

 

Galde 32 udaberria/2021/primavera. Alicia Valero Delgado, Guiomar Calvo Sevillano. Instituto CIRCE-Universidad de Zaragoza.- 

Todos hemos oído hablar de la descarbonización y de cómo el sector eléctrico debe estar basado en fuentes renovables para alcanzar los objetivos climáticos previstos en las próximas décadas. Este es, de hecho, uno de los objetivos del Pacto Verde Europeo pero, ¿es esta la solución óptima? Vamos a verlo a través de distintos ejemplos.

Algo que tenemos claro es que la energía eólica, la fotovoltaica, la solar termoeléctrica o el coche eléctrico no emiten CO2 a la hora de generar energía, por lo que son la solución ideal si queremos limitar las emisiones de gases de efecto invernadero a nivel global. Sin embargo, no hay que olvidar un aspecto clave de estas tecnologías; para poder fabricar un panel solar, un aerogenerador o un vehículo eléctrico son necesarios muchos elementos que hace falta extraer de la Tierra, proceso que sí conlleva emisiones y un importante gasto energético. El principal problema no es que las tecnologías limpias y eficientes demanden más cantidad de materiales, sino que demandan una gran variedad de elementos distintos, algunos de ellos muy escasos en la naturaleza o bien cuyo suministro está controlado por unos pocos países.

Algunos de los elementos empleados en las tecnologías renovables.

Sin ir más lejos, para producir un gigavatio de potencia eléctrica, que es la que podría suministrar una central térmica de gas natural, harían falta unos doscientos aerogeneradores de cinco megavatios cada uno. En el caso de la central térmica, se necesitarían para construcción unas siete mil toneladas entre acero, cobre (Cu) y aluminio (Al) pero en el caso de la eólica necesitaríamos multiplicar esta cifra por más de veinte. A esto hay que sumar que no solo haría falta acero o aluminio, también otros elementos como níquel (Ni), neodimio (Nd) o disprosio (Dy), estos dos últimos pertenecientes a las conocidas como tierras raras y que tantas veces han aparecido en las noticias debido a problemas de suministro. Estos dos últimos elementos se emplean principalmente en imanes permanentes, como los que requieren los aerogenadores. Además, el uso de otras tierras raras está cada vez más extendido en fluorescentes, LED, aparatos electrónicos, entre otros. No es de extrañar, por tanto, que su producción se haya visto multiplicada por siete en apenas unas pocas décadas. En la actualidad gran parte de la extracción de tierras raras se lleva a cabo en China y este monopolio ya ha dado lugar a ciertos conflictos en el pasado reciente. Aun así, hay otros muchos elementos como el galio (Ga), indio (In), teluro (Te), germanio (Ge), litio (Li) y cobalto (Co) cuyo abastecimiento será vital en el futuro.

Precisamente, tres elementos clave para la energía solar fotovoltaica son el galio, el indio y el teluro. Los dos primeros se usan en la tecnología fotovoltaica de capa fina conocida como CIGS (por sus siglas en inglés, que hacen referencia a los elementos que se emplean:Cobre-Indio-Galio-Selenio). Por otro lado, el teluro se emplea en las células de telururo de cadmio (CdTe). Dada la eficiencia de estas tecnologías, es más que probable que su producción vaya en aumento en los próximos años desencadenandoa su vez un aumento en la demanda de estos elementos tan escasos en la corteza terrestre. En la actualidad apenas se producen unas mil toneladas en total de los tres y se obtienen exclusivamente a partir del refinado de minerales de zinc, cobre y aluminio. Por otro lado, el óxido de indio y estaño, conocido como ITO, es un compuesto químico totalmente transparente que recubre las pantallas de teléfonos y tablets que es fundamental si queremos que estas sean táctiles. Aunque se emplea en minúsculas cantidades, si tenemos en cuenta las cifras millonarias de terminales vendidos odesechados cada año, los números asustan. Además, el indio y galio están también presentes enotras tecnologías, como en los LED, siendo los responsables de sus distintos colores.

En el caso del litio y cobalto, son elementos imprescindibles para las baterías de los vehículos eléctricos e híbridos. En las últimas dos décadas, la producción de cobalto se ha multiplicado por cinco y la de litio por ocho. Aunque su abastecimiento también es preocupante, el litio no parece presentar tantos problemas de suministro como el cobalto, que se extrae en su mayoría en el Congo (en forma de coltán) y cuya extracción es cuanto menos éticamente cuestionable.

Nos parece lógico que los combustibles fósiles, cuando se queman, ya no se pueden volver a recuperar pero con los minerales la situación es ligeramente diferente y el reciclado tiene un papel muy importante. Según un informe de Naciones Unidas, el porcentaje de reciclado de muchos de estos elementos que hemos ido mencionado, y que son esenciales para la descarbonización de la economía, es actualmente inferior al 1%. Es decir, aunque no desaparecensí los estamos diluyendo y dispersando, acabando así con su vida útil. En la práctica, cuando un teléfono móvil acaba en un vertedero, los más de treinta elementos distintos de los que está compuesto, incluyendo miligramos de oro, platino, indio, galio, cobalto, etc. acaban perdiéndose para siempre.

Sabiendo todo esto nos podemos plantear la siguiente pregunta, ¿Habrá suficientes materiales en la corteza terrestre para abastecer la demanda de las renovables? Empleando modelos teóricos basados en las denominadas “curvas de Hubbert”, podemos estimar, teniendo en cuenta la cantidad conocida de minerales disponibles en la Tierra y las tendencias de extracción, si tendremos suficiente para cubrir la demanda. Los resultados nos dicen que el pico máximo de producción de muchos minerales se alcanzaría antes de que acabase este siglo, lo que nos obligaría a buscar fuentes alternativas o a poner en marcha minas de concentraciones muy bajas, con el importante aumento de energía (y emisiones) que esto conllevaría.

Teniendo en cuenta los escenarios energéticos futuros de la Agencia Internacional de la Energía y analizando la cantidad de materiales que harían falta de aquí a 2050 para desarrollar estas tecnologías renovables, se pueden identificar cuellos de botella en algunos elementos clave. En comparación con otras tecnologías, los vehículos eléctricos son los que más materiales críticos van a demandar, debido al uso del litio, cobalto y níquelen las baterías. Pero el problema de abastecimiento podría ir más allá, otras limitaciones podrían surgir a la hora de fabricar ciertas aleaciones de acero que empleen cromo o molibdeno. Además, otros elementos que presentan un gran riesgo de suministro en el futuro son el neodimio, disprosio, galio, teluro, indio, estaño y plata, usados en otras tecnologías renovables como la solar o la eólica.

Elementos que muestran un riesgo de suministro muy alto (en rojo), alto (naranja) o medio (amarillo) teniendo en cuenta la demanda futura de materiales.

A pesar de que queremos ir hacia una sociedad y economía sostenibles, la disponibilidad futura de materiales que van a ser necesarios para la transición energética hacia una sociedad baja en carbono es el punto más olvidado en todos los discursos a favor de estas tecnologías. Las energías renovables requieren de una cantidad mucho mayor de superficie y materias primas críticas por unidad de energía producida respecto de los combustibles fósiles. Al mismo tiempo, más materiales significan más extracción y consecuentemente más consumo de energía y un mayor impacto en el medio ambiente. Y es precisamente este impacto, sobre todo en términos de disponibilidad de materiales (por razones geológicas o socioeconómicas), el que no ha sido suficientemente estudiado.Evitar la dependencia de combustibles fósiles implicará aceptar esta dependencia de materiales.

¿Cómo evitar entonces estos problemas detectados?En primer lugar, deberemos aprender a valorar mejor los materiales y a optimizar su uso. Habrá que apostar por la desmaterialización y la sustitución de materiales críticos por otros más abundantes y, por supuesto, fomentar alargar la vida útil de las tecnologías y el reciclado. No tiene sentido cambiar de teléfono móvil cada año ni que acumulemos elementos tan valiosos en vertederos. Estosdeben poder recuperarse fácilmente y para ello las medidas de ecodiseño serán también cruciales. Es precisamente la economía circular la que nos permitirá reducir la cantidad de residuos, reutilizar productos para darles una segunda vida y así evitar en parte la extracción primaria, y reciclarlos de forma efectiva pudiendo así cerrar el ciclo. Por otro, dado que es imposible alcanzar una tasa del reciclado del 100% y que la minería va a seguir siendo necesaria, reducir la dependencia del exterior y optar por una minería más sostenible, ambiental y socialmente, es también muy necesario. Pero sin duda la principal medida a adoptar es la drástica reducción del uso de recursos. El crecimiento exponencial es incompatible con un planeta finito. Si se acepta la transición energética como una continuación “verde” de la economía actual, estamos abocados al colapso. Es urgente repensar la economía.

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