Entre bastidores: Grados de mineral y "Sobrecarga"
Fuente: Manhattan Institute - Julio 2021 - Parte 4
Puede encontrar la traducción de la Parte 1 aquí "Minas, minerales y "energía verde": una revisión de la realidad"
la Parte 2 aquí "Golpe de realidad a la transición energética: el coste material de la "tecnología limpia"
Parte 3 :"Una batería de Tesla que pesa 1.000 libras requiere extraer y procesar 500.000 libras de materiales" - aquí
La escala de las demandas de material de la transición energética subestima el tonelaje total de la tierra que necesariamente se mueve y debe procesar. Esto se debe a que las previsiones de la futura demanda se centran en el recuento de la cantidad de elementos puros refinados refinados y puros, pero no la cantidad total de tierra que hay que desenterrar, mover y procesar.
Por cada tonelada de un elemento purificado, hay que mover y procesar físicamente un tonelaje mucho mayor de mineral. Mineral que debe ser trasladado y procesado físicamente. Esto es es una realidad para todos los elementos, expresada por los geólogos como la ley de mena: la concentración del elemento deseado que contiene la roca.
Aunque la ley de mena varía mucho:
el cobre suelen contener sólo la mitad del peso del elemento: por tanto, para obtener una tonelada de cobre hay que excavar, mover, triturar y procesar unas 200 toneladas de mineral.
En el caso de las tierras raras, se extraen entre 20 y 160 toneladas de mineral por tonelada de elemento.13
En el caso del cobalto, se extraen aproximadamente 1.500 toneladas de mineral para obtener una tonelada del elemento.
En el cálculo de los costes económicos y medioambientales, hay que incluir también la llamada sobrecarga, es decir, las toneladas de rocas y tierra que hay que retirar primero para poder acceder al mineral, a menudo profundamente enterrado.
Aunque las proporciones de sobrecarga también varían mucho, es habitual ver cómo se mueven de tres a siete toneladas de tierra para acceder a una tonelada de mineral.14
Para tener una idea de lo que todo esto implica en cuanto a la huella total de materiales en el camino de la energía verde, consideremos la cadena de suministro de una batería de coche eléctrico.
Una sola batería que proporcione una autonomía útil pesa alrededor de 1.000 libras.15 El suministro de los minerales refinados necesarios para fabricar una sola batería de coche eléctrico requiere la extracción mover y procesar más de 500.000 libras de materiales de materiales en algún lugar del planeta (véase aquí) .16 Eso es 20 veces más que las 25.000 libras de petróleo que utiliza un motor de combustión interna a lo largo de la vida de un coche.
La cuestión central para un futuro energético verde no es si hay suficientes elementos en la corteza terrestre para satisfacer la demanda; los hay. La mayoría de los elementos son bastante abundantes, y casi todos son mucho más comunes que el
el oro. La obtención de cantidades suficientes de elementos naturales, a un precio que los mercados puedan tolerar, viene determinada fundamentalmente por la tecnología y el acceso a la tierra donde están enterrados. Esto último depende principalmente de
permisos gubernamentales.
Sin embargo, como advierte el Banco Mundial, los materiales de un futuro de "tecnología limpia" crea "un nuevo conjunto de de retos para el desarrollo sostenible de los minerales y recursos "17 . Algunos minerales son difíciles de obtener por razones técnicas
obtener por razones técnicas inherentes a la geofísica. Es en la física subyacente de la extracción y la química física del refinamiento es donde encontramos las realidades de la energía verde insostenible a las escalas que muchos proponen.
Sostenibilidad: los costes de los materiales
La preocupación por los efectos medioambientales y sanitarios de la la minería fue expresada por primera vez por el antiguo médico griego Hipócrates, en su libro De aëre, aquis et locis (Sobre el aire, las aguas y los lugares).18 Dado que la civilización no podría existir sin la extracción de minerales de la tierra, La sociedad ha tenido que enfrentarse durante mucho tiempo a los retos asociados a la extracción responsable de recursos.
Hoy en día, el factor más dramático que impulsa la escala de la futura minería mundial no es la creación de productos que requieren nuevos usos de los minerales (por ejemplo, el silicio para ordenadores, el aluminio para los aviones), sino el impulso de utilizar
máquinas ecológicas para sustituir a los hidrocarburos y satisfacer la demanda energética actual. Las máquinas verdes implican la extracción de más materiales por unidad de energía suministrada a la sociedad. Dado que la tecnología limpia consiste en suministrar energía de forma más "sostenible", hay que tener en cuenta no sólo las realidades físicas de la minería, sino también los costes energéticos de los materiales subyacentes, es decir, los costes energéticos "incorporados".
La energía incorporada procede del combustible utilizado para excavar y mover la tierra, moler y separar químicamente los minerales de las menas, refinar los elementos hasta alcanzar la pureza y fabricar el producto final.
Los costes de la energía incorporada pueden alcanzar niveles sorprendentes. Por ejemplo, aunque un automóvil pesa unas 10.000 veces más que un teléfono inteligente, su fabricación sólo requiere 400 veces más energía. Y el mundo produce cerca de 600.000 toneladas de productos electrónicos de consumo al año.19 Epítome de esta realidad: la energía incorporada para producir unas 200 libras de acero es la misma que se utiliza para producir una libra de silicio de grado semiconductor.20 El mundo también utiliza unas 25.000 toneladas de silicio puro de grado semiconductor (que requiere mucha energía), un material inexistente en la era anterior a los ordenadores.21
El uso de la energía incorporada comienza con el combustible utilizado por las gigantescas máquinas mineras, como la Caterpillar 797F, que puede transportar 400 toneladas de mineral. También está el combustible usado para la electricidad en la mina (a menudo en zonas remotas) para hacer funcionar las máquinas que que trituran las rocas, así como los costes energéticos de la producción y el uso de productos químicos para el refinado. En el caso de los minerales de muy baja ley de mena, el combustible puede ser un factor importante en el coste del producto final.
Los elementos de las tierras raras, utilizados en todo tipo de máquinas tecnológicas, incluidas las ecológicas, tienen propiedades raras pero son mucho más abundantes que el oro. Sin embargo, la química física de las tierras raras hace que su refinamiento sea difícil y requiera mucha energía. Se necesita aproximadamente el doble de energía para acceder y refinar una libra de tierras raras que una libra de plomo, por ejemplo.22
Para la industria minera, no hay nada nuevo ni sorprendente en cuanto a las cantidades de energía y productos químicos utilizados en los procesos de varias etapas necesarios para purificar los minerales encerrados en las rocas. Aunque siempre hay formas (incluso, hoy en día, con herramientas digitales) de mejorar la eficiencia económica -y de mejorar la seguridad y los resultados medioambientales-, la investigación muestra que, en lo que respecta a la eficiencia energética, la industria de la minería es la que más ha crecido, en lo que respecta a la eficiencia energética, la mayoría de los procesos minerales subyacentes ya funcionan cerca de los límites técnicos o físicos23.
Esto significa que, en un futuro previsible, el aumento de la producción de máquinas ecológicas incrementará inevitablemente la energía incorporada. Por ejemplo, los análisis muestran que la fabricación de una sola batería, capaz de contener la energía equivalente a un barril de petróleo, conlleva procesos que utilizan el equivalente energético de 100 barriles de petróleo.24 Aproximadamente la mitad de esa energía es en forma de electricidad y gas natural, y la otra mitad de petróleo. Si las baterías se fabrican en Asia (como el 60% de las baterías del mundo en la actualidad), más del 60% de la electricidad para hacerlo es de carbón.25
La energía incorporada también forma parte de la construcción de máquinas eólicas y solares, sobre todo porque se necesitan grandes cantidades de hormigón, acero y vidrio.26 Estos materiales básicos tienen una energía incorporada relativamente baja por libra, pero el número de libras involucradas es enorme.27 El gas natural representa más del 70% de la energía utilizada para fabricar vidrio, por ejemplo.28 El vidrio representa alrededor del 20% del tonelaje necesario para construir paneles solares. En el caso de las turbinas eólicas, el petróleo y el gas natural se utilizan para fabricar palas de fibra de vidrio, y el carbón para fabricar acero y hormigón. Un poco de perspectiva: si las turbinas eólicas suministraran la mitad de la electricidad mundial, habría que consumir casi 2.000 millones de toneladas de carbón para producir el hormigón y el acero, además de 1.500 millones de barriles de petróleo para fabricar las palas de material compuesto29.
Un factor energético adicional ausente en los análisis de la energía incorporada de las máquinas de tecnología limpia es el modo en que se suministran los materiales. Más del 75% de todo el petróleo y el 100% del gas natural se transportan a los mercados a través de oleoductos.30 (La mayor parte de las toneladas-millas restantes se realizan en barcos.) Los oleoductos son el medio más eficiente desde el punto de vista energético para mover una tonelada de material.
Sin embargo, casi todos los materiales utilizados para la construcción de máquinas ecológicas son sólidos y por ende no transportables en oleoductos sino en camiones. El uso de camiones en lugar de oleoductos supone un aumento del 1.000% por tonelada-milla en el transporte incorporado de materiales energéticos.31
Por último, en cualquier contabilidad completa de las realidades medioambientales, está el reto de la eliminación inherente a las grandes cantidades de baterías, turbinas eólicas y células solares una vez que se desgastan, un tema que se trata más adelante. Por el momento, cabe señalar que muchos aerogeneradores ya están llegando al final de su vida útil, que es de 20 años, y que el desmantelamiento y la eliminación no han hecho más que empezar. Las enormes palas de fibra de vidrio reforzada son muy caras de cortar y manipular, están compuestas de materiales no reciclables y acabarán en un vertedero. En cuanto a las granjas solares, la Agencia Internacional de Energías Renovables prevé que para el año 2050, con los planes actuales, la basura solar constituirá el doble del tonelaje de todos los residuos plásticos mundiales.32 Para muchos defensores de la energía verde, la solución a todos estos problemas con los materiales se encuentra en un trillado llamamiento a prestar más atención a "reducir, reutilizar y reciclar". Muchos también se refugian en la creencia de que nuestro futuro tiene espacio para más materiales energéticos porque la tecnología está "desmaterializando" el resto de la sociedad. En realidad, ni la desmaterialización ni el reciclaje ofrecen una solución a los elevados costes de un futuro energético verde.
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