Energy policy could curb Europe’s overconsumption of critical material supply
El artículo sostiene que Europa puede frenar su sobreconsumo de materiales críticos para 2050 no solo mediante la expansión de la oferta, sino implementando políticas energéticas específicas para cada tecnología que prioricen alternativas de bajo contenido de materiales, como transmisiones sin imanes, baterías de sodio y energía nuclear, junto con una reducción general de la demanda.
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El mundo está construyendo un nuevo sistema energético para detener el cambio climático, uno que depende de la electricidad en lugar de la quema de combustibles fósiles. Este cambio requiere una gran cantidad de hardware físico: turbinas eólicas, paneles solares, vehículos eléctricos y la enorme red de cables necesaria para conectarlos. Todo este equipo está hecho de minerales específicos, como el cobre, el litio y las tierras raras. Si bien estos materiales son esenciales para un futuro limpio, también son recursos finitos. Si la demanda de estos crece demasiado rápido, las cadenas de suministro globales podrían romperse, dejando estancada la transición hacia la energía limpia. La pregunta que enfrentan los responsables políticos no es solo cómo encontrar más de estos materiales, sino cómo diseñar el nuevo sistema energético para que no necesite más de lo que el mundo puede proporcionar.
Un equipo de investigadores de la ETH Zúrich, en Suiza, ha abordado este problema analizando todo el sistema energético de Europa, desde las centrales eléctricas hasta los coches en la carretera. Se plantearon una pregunta sencilla: si Europa construye el sistema energético más eficiente y de menor coste posible, ¿consumirá más de su parte justa de los minerales críticos del mundo? Para responder a esto, construyeron un modelo computacional detallado del futuro energético de Europa, extendiéndolo hasta el año 2050. No se limitaron a observar el sector energético; también tuvieron en cuenta los materiales utilizados en todo lo demás que Europa compra y utiliza, desde la electrónica hasta la construcción. Luego, compararon la cantidad total de materiales necesarios frente a tres ideas diferentes de lo que podría ser la "parte justa" de Europa de la oferta global. Una idea se basaba en el tamaño de la población, otra en la riqueza económica y una tercera en un principio que otorga a las naciones en desarrollo una parte mayor de los recursos para ayudar a su crecimiento.
Los investigadores descubrieron que si Europa simplemente sigue el camino actual de las elecciones tecnológicas, la respuesta es un rotundo sí: el continente necesitaría mucha más de su parte justa de casi todos los materiales críticos. En su escenario estándar, que refleja las tendencias actuales del mercado y los diseños más rentables, la demanda de 23 de los 24 materiales estudiados superaría la asignación per cápita de Europa. Algunos materiales escasean especialmente. Por ejemplo, la demanda de cobalto e iridio consumiría más de la mitad de toda la oferta mundial. La demanda de tierras raras, que se utilizan en imanes potentes para motores eléctricos y turbinas eólicas, también superaría con creces lo disponible. Este sobreconsumo es impulsado en gran medida por los tipos específicos de tecnología que la industria favorece actualmente, como los coches eléctricos con motores de imán permanente y las turbinas eólicas que utilizan los mismos imanes.
Sin embargo, el estudio no termina con una advertencia de escasez inevitable. Los investigadores probaron una serie de caminos alternativos para ver si cambiar el diseño del sistema energético podía resolver el problema. Descubrieron que ciertas elecciones tecnológicas deliberadas y específicas podrían reducir drásticamente la necesidad de estos materiales escasos. La palanca más efectiva que encontraron fue dejar de utilizar imanes permanentes en los vehículos eléctricos y las turbinas eólicas. Actualmente, la mayoría de los coches eléctricos y muchas turbinas eólicas utilizan motores y generadores cargados con imanes de tierras raras porque son eficientes y potentes. Los investigadores simularon un escenario en el que Europa cambiaba a motores de inducción, que no requieren estas tierras raras. Este único cambio redujo la demanda de elementos de tierras raras a un nivel que Europa podría alcanzar de forma realista. Del mismo modo, descubrieron que cambiar las baterías de los coches eléctricos de los tipos actuales basados en el litio a baterías de iones de sodio, que utilizan sal común en lugar de litio y cobalto escasos, aliviaría significativamente la presión sobre esos materiales.
Otros cambios también ayudaron, aunque algunos conllevaron compensaciones. Los investigadores analizaron la sustitución de los cables de cobre de la red eléctrica por aluminio. Dado que el aluminio es mucho más abundante que el cobre, esta sustitución permitiría a Europa construir la expansión necesaria de la red sin que se agote el cobre. También exploraron la idea de construir significativamente más centrales nucleares. Debido a que la energía nuclear requiere muy pocos de los minerales críticos necesarios para la eólica y la solar, aumentar su participación reduciría la demanda total de casi todos los materiales del estudio. Sin embargo, los autores señalaron que este camino trae sus propios desafíos, como altos costes y largos tiempos de construcción, y aumentaría la demanda de indio, un material utilizado en los paneles solares.
A pesar de estas soluciones prometedoras, los investigadores identificaron dos materiales que siguen siendo obstinadamente difíciles de gestionar: el cobre y el níquel. Incluso combinando todas las mejores opciones tecnológicas, la demanda de estos dos metales sigue siendo alta. Esto se debe a que se utilizan ampliamente en toda la economía, no solo en la energía. El cobre es necesario para todo, desde el cableado hasta la fontanería, y el níquel es esencial para el acero inoxidable y muchos otros productos industriales. El estudio sugiere que, para estos materiales específicos, cambiar el sistema energético por sí solo no es suficiente. Europa necesitaría reducir su consumo general de estos metales en todos los sectores de la economía para mantenerse dentro de los límites de la oferta global.
El artículo también cuestiona algunas suposiciones comunes sobre cómo resolver la escasez de materiales. Por ejemplo, mientras que algunos han argumentado que Europa debería dejar de usar paneles solares de película delgada para ahorrar en materiales semiconductores raros, los investigadores descubrieron que esto marcaría muy poca diferencia. Estos paneles ya representan una fracción minúscula del mercado y los materiales que utilizan son relativamente fáciles de suministrar. En su lugar, el enfoque debe permanecer en los elementos de gran escala: los motores de los coches, los generadores de las turbinas eólicas y las baterías en los sistemas de almacenamiento. El estudio concluye que evitar una crisis de escasez de materiales es posible, pero requiere algo más que construir más minas. Requiere un cambio en la política para fomentar el uso de tecnologías menos intensivas en materiales. Si Europa continúa siguiendo la tendencia actual de maximizar la eficiencia con materiales raros, chocará contra un muro. Pero si elige diseñar su sistema energético teniendo en cuenta la escasez de materiales, puede mantenerse dentro de los límites de lo que el mundo puede proporcionar.
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