Golpe de realidad a la transición energética: el coste material de la "tecnología limpia"
Para todo lo que se construye o fabrica, se puede trazar una línea recta que se remonta al lugar donde la gente utiliza equipos pesados (en algunos países, sólo palas) para extraer materiales de la tierra. Es obvio que hay un peso medible en los materiales utilizados para construir puentes, rascacielos y coches. Menos obvio es el peso de los materiales necesarios para producir energía. Las diferentes formas de energía implican tipos y cantidades radicalmente diferentes de máquinas de recolección de energía y, por tanto, diferentes tipos y cantidades de materiales.
Tanto si se trata de líquidos extraídos de la tierra para alimentar un motor de combustión interna como si se trata de sólidos utilizados para construir baterías, cualquier aumento significativo de los materiales utilizados por kilómetro se acumulará, ya que sólo los estadounidenses conducen unos tres billones de kilómetros por carretera al año. Lo mismo ocurre con el suministro de kilovatios-hora y todos los demás usos de la energía. La naturaleza de los minerales y materiales subyacentes necesarios para la civilización siempre ha sido importante. Y ahora que los gobiernos de todo el mundo se apresuran a adoptar las energías renovables, esta necesidad de materiales es crítica.
Todas las máquinas se desgastan, y no hay nada realmente renovable en las máquinas ecológicas, ya que hay que dedicarse a la extracción continua de materiales para construir otras nuevas y sustituir las que se desgastan. Todo esto requiere la extracción, el procesamiento, el transporte y, en última instancia, la eliminación de millones de toneladas de materiales, muchos de ellos funcionalmente o económicamente irreciclables.
Asegurar el acceso a los minerales que sustentan la sociedad es una preocupación muy antigua, que se entreteje a lo largo de la historia y que incluso ha precipitado guerras. En la era moderna, las políticas estadounidenses para hacer frente a la dependencia de los minerales se remontan a 1922, cuando el Congreso, tras la Primera Guerra Mundial, elaboró una lista de 42 "materiales estratégicos y críticos" para las tecnologías y máquinas importantes para el ejército de la época.
Luego vino la Ley de Materiales Estratégicos de 1939, renovada y modificada varias veces desde entonces, que incorporaba ideas para fomentar la minería nacional y crear reservas de minerales estratégicamente críticos para el equipamiento militar.
A lo largo del último siglo se han producido dos avances significativos. En primer lugar, Estados Unidos no ha ampliado la minería nacional y, en la mayoría de los casos, la producción del país de casi todos los minerales ha disminuido. En segundo lugar, la demanda de minerales ha aumentado drásticamente. Estas dos tendencias que se entrecruzan han provocado importantes transformaciones en las dependencias de la cadena de suministro. En la actualidad, las importaciones representan el 100% de unos 17 minerales críticos y, en el caso de otros 29, las importaciones netas suponen más de la mitad de la demanda.
El coste material de la "tecnología limpia"
Los materiales que se extraen de la tierra para fabricar aerogeneradores, paneles solares y baterías (para almacenar la electricidad de la red o alimentar los vehículos eléctricos) están fuera de la vista, ubicados en canteras remotas, minas e instalaciones de procesamiento de minerales en todo el mundo. Estas ubicaciones son importantes desde el punto de vista geopolítico y de los riesgos de la cadena de suministro, así como desde el punto de vista medioambiental. Antes de considerar la cadena de suministro, es importante comprender la escala de las demandas de materiales. En el caso de la energía verde, todo comienza con el hecho de que estas fuentes son intensivas en tierra y muy difusas.
Por ejemplo, para sustituir la producción de energía de una sola turbina de gas natural de 100 MW, del tamaño de una vivienda (que produce electricidad suficiente para 75.000 hogares), se necesitan al menos 20 turbinas eólicas, cada una del tamaño del Monumento a Washington, ocupando unos 16 kilómetros cuadrados de terreno.
La construcción de esas máquinas eólicas consume enormes cantidades de materiales convencionales, como el hormigón, el acero y la fibra de vidrio, además de materiales menos comunes, como los elementos de las "tierras raras", como el disprosio. Un estudio del Banco Mundial señaló lo que todo ingeniero de minas sabe: "Las tecnologías que se supone que van a poblar el cambio de la energía limpia... son, de hecho, significativamente más intensivas en materiales en su composición que los actuales sistemas tradicionales de suministro de energía basados en los combustibles fósiles".
Todas las formas de energía verde requieren cantidades aproximadamente comparables de materiales para construir máquinas que capturen los flujos de la naturaleza: sol, viento y agua. Los parques eólicos se acercan a las presas hidroeléctricas en cuanto a consumo de materiales, y los parques solares superan a ambos. En los tres casos, la mayor parte del tonelaje corresponde a materiales convencionales como el hormigón, el acero y el vidrio.
En comparación con una central eléctrica de gas natural, las tres requieren al menos 10 veces más toneladas totales extraídas, trasladadas y convertidas en máquinas para suministrar la misma cantidad de energía (Figura 1).
Por ejemplo, la construcción de un solo parque eólico de 100 MW -por no hablar de miles de ellos- requiere unas 30.000 toneladas de mineral de hierro y 50.000 toneladas de hormigón, así como 900 toneladas de plásticos no reciclables para las enormes palas.6
En el caso de la energía solar, el tonelaje de cemento, acero y vidrio es un 150% mayor que en el caso de la energía eólica, para la misma producción energética.
Si se utilizan fuentes de energía episódicas (eólica y solar) para suministrar energía las 24 horas del día, se necesitarán cantidades aún mayores de materiales. Hay que construir máquinas adicionales, aproximadamente dos o tres veces más, para producir y almacenar energía cuando el sol y el viento están disponibles, para utilizarla cuando no lo están. Además, hay que tener en cuenta los materiales adicionales necesarios para construir el almacenamiento de electricidad. Para contextualizar, un sistema de almacenamiento a escala de servicio público, suficiente para el parque eólico de 100 MW supondría el uso de al menos 10.000 toneladas de baterías de tipo Tesla.
La manipulación y el procesamiento de esas grandes cantidades de materiales conlleva sus propios costes energéticos, así como las implicaciones medioambientales asociadas, que se analizan a continuación. Pero en primer lugar, el problema crítico de la cadena de suministro no es tanto el aumento del uso de materiales comunes (aunque de alto consumo energético) como el hormigón y el vidrio. Los principales retos para la cadena de suministro y el medio ambiente residen en la necesidad de aumentar radicalmente las cantidades de una gran variedad de minerales. En la actualidad, el mundo extrae unas 7.000 toneladas al año de neodimio, por ejemplo, uno de los numerosos elementos clave utilizados en la fabricación de los sistemas eléctricos de las turbinas eólicas. Los actuales escenarios de energía limpia imaginados por el Banco Mundial (y muchos otros) requerirán un aumento del 1.000%-4.000% en el suministro de neodimio en las próximas décadas. Aunque los análisis de las necesidades de minerales para la energía verde parten de distintos supuestos, todos llegan a las mismas conclusiones. Por ejemplo, la extracción de indio, utilizado en la fabricación de semiconductores solares generadores de electricidad, tendrá que aumentar hasta un 8.000%. La extracción de cobalto para las baterías tendrá que crecer entre un 300% y un 800%.
La producción de litio, que se utiliza para los coches eléctricos (sin tener en cuenta la red eléctrica), tendrá que aumentar más de un 2.000%. El año pasado, el Instituto de Futuros Sostenibles de la Universidad Tecnológica de Sydney (Australia) analizó 14 metales esenciales para la construcción de máquinas de tecnología limpia, y concluyó que el suministro de elementos como el níquel, el disprosio y el telurio tendrá que aumentar entre un 200% y un 600%.
Las implicaciones de un aumento tan notable de la demanda de minerales energéticos no se han ignorado del todo, al menos en Europa. Un estudio patrocinado por el gobierno holandés concluyó que las ambiciones ecológicas de los Países Bajos consumirían por sí solas una parte importante de los minerales mundiales. "El estudio señalaba que "el crecimiento exponencial de la capacidad de producción de energía renovable [mundial] no es posible con las tecnologías actuales y la producción anual de metales". y la producción anual de metales".
Notas.
1 - Matt Bohlsen, “Cobalt Miners News for the Month of November 2019,” Seeking Alpha, Nov. 26, 2019; John Petersen, “The Cobalt Cliff Will Crush Tesla’s Business and May Restore Some Sanity to the EV Industry,” Seeking Alpha, Sept. 29, 2019
Fuente: Manhattan Institute - Publicado en: https://www.climaterra.org/post/golpe-de-realidad-a-la-transición-energética-el-coste-material-de-la-tecnolog%C3%ADa-limpia
