Iván Martín Méndez y Ana Isabel Casado Gómez
Hoy, 5 de junio, Día Mundial del Medio Ambiente, y en pleno impulso de la transición ecológica, solemos imaginar un futuro limpio: aerogeneradores girando en el horizonte, paneles solares captando la luz del sol o ciudades solo con coches eléctricos. Es una imagen optimista… pero incompleta. Porque detrás de ese mundo más sostenible hay algo que rara vez se menciona: la necesidad de una enorme cantidad de recursos minerales para que sea posible.
La realidad es sencilla, aunque a veces sorprendente: para producir energía limpia, necesitamos materiales. Y no pocos. Porque la transición energética no empieza en un enchufe ni en un aerogenerador. Empieza mucho antes. Empieza en los minerales que hacen posibles todas esas tecnologías.
Cambiar de energía es también cambiar de materiales
Durante más de un siglo, nuestra sociedad ha dependido sobre todo de los combustibles fósiles. Carbón, petróleo y gas han sido la base del crecimiento industrial. Pero la transición ecológica nos obliga a cambiar ese modelo. La tendencia actual apunta hacia la descarbonización, es decir hacia la reducción progresiva de las emisiones de carbono procedentes de la combustión de combustibles fósiles, como camino necesario para construir un futuro más sostenible. Sin embargo, este cambio no significa dejar de depender de los recursos naturales, significa cambiar unos por otros.
Hoy el protagonismo lo tienen elementos como el litio, el cobre, las tierras raras o el silicio; los cuales los encontramos en la naturaleza formando parte de distintos minerales. Estos elementos, y los minerales donde se encuentran, son los componentes necesarios de la transición ecológica.
EL LITIO
El litio es un elemento que apenas se ha utilizado a lo largo de la historia, pero que ahora es fundamental para almacenar la energía en baterías. El litio aparece principalmente en dos grandes contextos geológicos: depósitos sedimentarios evaporíticos (salares) y rocas ígneas muy evolucionadas. En los salares, propios de cuencas sin salida al mar (cuencas endorreicas) en zonas áridas, el litio se concentra en salmueras por la evaporación progresiva del agua. Por otro lado, en ambientes ígneos, el litio se encuentra en rocas graníticas muy evolucionadas donde cristalizan minerales ricos en litio como la espodumena o la lepidolita (Figura 1).
EL COBRE
El cobre es una de las materias primas más utilizadas a lo largo de la historia. Su importancia se debe a su alta conductividad eléctrica y térmica, su maleabilidad y su resistencia a la corrosión, cualidades que lo hacen fundamental para el cableado eléctrico, las redes energéticas, la electrónica y las energías renovables.
Sin cobre no hay electrificación
Desde el punto de vista geológico, el cobre se concentra principalmente en yacimientos asociados a procesos magmáticos e hidrotermales. Puede aparecer como cobre metálico muy puro llamado cobre nativo (Figura 2), en sulfuros como la calcopirita o la calcosina, y también en minerales secundarios formados por alteración, como la malaquita y la azurita.
Uno de los ejemplos más importantes en España es la mina de Riotinto, en Huelva, situada dentro de la Faja Pirítica Ibérica. Esta zona ha sido explotada desde la Antigüedad, incluso antes de época romana, y constituye uno de los distritos mineros históricos más relevantes de Europa.
LAS TIERRAS RARAS
Las tierras raras son un grupo de 17 elementos esenciales para muchas tecnologías actuales, como los teléfonos móviles, los aerogeneradores, los vehículos eléctricos o algunos sistemas electrónicos avanzados.
Su nombre puede resultar confuso, ya que no son “tierras” en sentido geológico ni necesariamente elementos muy escasos. De hecho, algunos de ellos son más abundantes en la corteza terrestre que metales como el oro. El término procede del siglo XVIII, cuando se denominaba “tierras” a ciertos óxidos metálicos, que fue la forma en la que se identificaron inicialmente.
Tierras raras: ni son tierras ni siempre son raras
Su verdadera rareza no está tanto en su abundancia, sino en la dificultad para encontrarlas concentradas en yacimientos explotables y para separarlas unas de otras.
Desde el punto de vista geológico, las tierras raras se concentran principalmente en determinados minerales, como la monacita, la bastnasita o la parisita (figura 3) asociados a rocas ígneas muy evolucionadas, carbonatitas, depósitos aluviales y otros ambientes donde estos elementos pueden acumularse de forma significativa. La parisita, por ejemplo, es un carbonato de calcio y fluor además y cantidades variables de lantano, cerio o neodimio que puede encontrarse en algunas arenas minerales pesadas y en ciertos contextos magmáticos y metamórficos.
EL SILICIO
El silicio es uno de los elementos más abundantes de la corteza terrestre, pero su importancia tecnológica actual es enorme. Es fundamental en la fabricación de paneles solares, componentes electrónicos, semiconductores y otros dispositivos relacionados con la transición energética y digital.
Silicio: del cuarzo al corazón de la tecnología
Desde el punto de vista geológico, el silicio se obtiene principalmente a partir del cuarzo (figura 4), un mineral formado por dióxido de silicio que aparece en muchas rocas, como granitos, areniscas y vetas hidrotermales. Sin embargo, para su uso industrial y tecnológico no sirve cualquier cuarzo, sino que se necesitan materiales de gran pureza. A partir de este cuarzo seleccionado se produce silicio metalúrgico y, mediante procesos posteriores de purificación, silicio de alta pureza para aplicaciones como las células fotovoltaicas de los paneles solares.
El litio, el cobre, las tierras raras y el silicio muestran que la transición energética no depende solo de nuevas tecnologías, sino también de los materiales que las hacen posibles. Todos estos elementos hay que obtenerlos de minerales, podemos deducir que, en el fondo, esta transición conlleva una transformación material: pasamos de consumir energía fósil a consumir minerales.
La escala del reto: más grande de lo que parece
A veces pensamos que las energías renovables son ligeras, casi inmateriales. Pero la realidad es muy distinta. La construcción de infraestructuras renovables requiere mover enormes cantidades de materiales.
Un parque eólico o solar, a gran escala, implica toneladas y toneladas de minerales extraídos, procesados y transportados.
Para hacernos una idea, para generar energía limpia para una población comparable a una ciudad como Ávila, de unos 60.000 habitantes (20.00 familias), necesitaríamos más de 100.000 paneles fotovoltaicos de 400W que necesitarían casi 1000 toneladas de materias primas como Aluminio, Plata, Cobre y Silicio. O bien necesitaríamos 15 aerogeneradores de 3 MW que necesitarían casi 300 toneladas de níquel, aluminio, manganeso, cobre, disprosio y neodimio entre otros (Figura 5).
Para descarbonizar una ciudad, primero hay que “construirla” de nuevo en forma de materiales energéticos
Las nuevas tecnologías verdes
Si pensamos en las nuevas tecnologías verdes que se están desarrollando seguro que rápido se nos vienen tres de ellas a la mente y ahora vamos a descubrir como detrás de cada una de estas tecnologías de las denominadas limpias se esconde una historia geológica.
Cada tecnología limpia esconde una cadena mineral
Un coche eléctrico está compuesto por una gran cantidad de materias primas, entre ellos podemos destacar el cobre y el litio, algunos de los elementos que hemos explicado anteriormente y que forman parte de sus tan codiciadas baterías eléctricas. Pero para la construcción de un coche eléctrico se utilizan además otros elementos como el níquel, el manganeso, el cobalto y cantidades más pequeñas de tierras raras y zinc, entre otros (Figura 6).
Otro de los grandes exponentes de las energías limpias son los aerogeneradores, muchos de ellos están funcionando en la provincia de Ávila. Un aerogenerador (figura 7) depende de minerales como la parisita de la que hemos hablado previamente, y que es una de las posibles fuentes de tierras raras. Pero además, un aerogenerador contiene muchas otras materias primas en cada una de sus partes:
- Hierro en las palas de sus rotores.
- Cromo, hierro, manganeso, molibdeno y níquel en los engranajes que hacen girar esas palas.
- Boro, cobalto, cobre, hierro y tierras raras como hemos indicado previamente, en este caso en los generadores que están formados por grandes imanes permanentes.
- Aluminio, cromo, cobre, hierro, manganeso, molibdeno y níquel en la góndola del aerogenerador, que es lo que recubre a toda esa sala de máquinas que contienen los engranages y los generadores de energía.
- Aluminio, cromo, cobre, hierro, manganeso, molibdeno y níquel en la torre.
- Hierro y cemento para su cimentación.
- Cobre y plomo para los cables que transmiten toda la energía que se genera.
Finalmente, también podemos destacar los paneles solares (figura 8). Un panel solar requiere una gran cantidad de materias primas, entre las que podemos destacar el silicio, del cual hemos comentado su procedencia previamente, para la creación de los vidrios fotovoltaicos. Pero además, para la construcción de los paneles solares necesitaremos selenio, indio, galio y, de nuevo, aluminio y cobre.
Con estos tres ejemplos podemos ver que cada una de estas nuevas tecnologías esconde una gran cantidad de materias primas, cada una de las cuales tiene una historia geológica de millones de años para su formación.
La tabla periódica en el bolsillo
Pero no hace falta mirar solo a las nuevas tecnologías limpias, que quizá nos resulten algo más alejadas de nuestro día a día. Seguro que la mayoría de la ciudadanía tiene un smartphone en su bolsillo, y cada uno de estos smartphones modernos contiene más de 70 elementos químicos diferentes.
Estos van desde los metales más comunes, como el aluminio y el cobre, hasta elementos más complejos y menos conocidos, incluidos el litio, el cobalto, el grafito y las tierras raras como el neodimio y el disprosio.
Cada smartphone moderno contiene más de 70 elementos químicos diferentes
Como te puedes imaginar el suministro de todos estos minerales es un reto para la sociedad actual porque hay algunos países que concentran la mayoría de su producción.
Pero explicar este problema es algo que trataremos en un futuro post.