Minerales críticos para el sector eléctrico
¿Qué son los minerales críticos y por qué son esenciales?
Eficiencia energética Almacenamiento energético Energías renovables
Aunque no siempre seamos conscientes, nuestra vida diaria depende de minerales críticos como el aluminio, el cobalto, el cobre, el litio, el magnesio y el grafito. Son componentes esenciales de una amplia gama de dispositivos electrónicos, desde teléfonos móviles y ordenadores portátiles hasta aviones y dispositivos médicos. También desempeñan un papel clave en el sector eléctrico y se utilizan en tecnologías renovables como los aerogeneradores, los paneles solares y las baterías. Esta importancia implica que su suministro constante es fundamental. Los países industrializados dependen en muchos casos de economías emergentes para importarlos, ya sea porque no cuentan con recursos de este mineral o porque los que tenían ya se han agotado.
La clasificación de un mineral como crítico puede cambiar con el tiempo, en función de la dinámica de la oferta y la demanda. La aparición de nuevas tecnologías, por ejemplo, puede hacer que un elemento o compuesto pase a considerarse 'crítico', al igual que una nueva dependencia de las importaciones desde regiones con situaciones políticas inestables.
Las listas oficiales de minerales críticos sirven para orientar grandes inversiones tanto en el sector público como en el privado, ya que ayudan a evaluar riesgos en la cadena de suministro y prever posibles interrupciones. También permiten asignar recursos para minimizar esos riesgos y aumentar la resiliencia de un país.
Definiciones que varían de un país a otro
La clasificación exacta de qué es un mineral crítico varía según el país o la organización. En Estados Unidos, por ejemplo, los minerales críticos están definidos en la Ley de Energía de 2020. Según esta ley, un mineral se considera 'crítico' si cumple tres criterios:
- Es esencial para la seguridad económica o nacional de Estados Unidos.
- Cumple una función clave en la fabricación de productos cuya ausencia tendría consecuencias significativas para esa seguridad.
- Tiene una cadena de suministro vulnerable a interrupciones (riesgos políticos, conflictos, comportamientos anticompetitivos, etc.).
La ley también excluye los minerales combustibles como el petróleo, gas, carbón o uranio, así como el agua, el hielo y la nieve, o incluso arenas comunes.
La lista de minerales críticos la revisa y publica cada cinco años el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS). La última, publicada en 2022, incluye 50 minerales.
Mientras tanto, la Unión Europea identifica 34 minerales críticos, y la Agencia Internacional de la Energía (AIE) destaca los más utilizados: litio, níquel, cobre, cobalto, manganeso y grafito, todos ellos esenciales en baterías. Algunos, como el platino, el iridio y el paladio son de los elementos más raros de la Tierra, mientras que otros, como el aluminio o el silicio, son muy abundantes.
¿Qué son las tierras raras y cómo se relacionan con los minerales críticos?
Las tierras raras, también conocidas como elementos de tierras raras, son un grupo de 17 elementos metálicos que incluyen los 15 lantánidos (elementos con números atómicos del 57 al 71 en la tabla periódica). A pesar de su nombre, no son especialmente escasos en cuanto a abundancia, pero rara vez se encuentran en concentraciones económicamente viables, lo que dificulta su extracción. Se clasifican como minerales críticos porque son esenciales para muchas tecnologías modernas y sistemas de energía limpia, y no tienen sustitutos adecuados en muchas aplicaciones.
Los minerales críticos y su papel en el sector eléctrico
Los minerales críticos son fundamentales para el sector de las energías renovables. Desde el litio en las baterías hasta las tierras raras en los aerogeneradores y motores eléctricos, estos materiales permiten la generación, el almacenamiento y la transmisión eficientes de energía limpia, formando la columna vertebral de las tecnologías que impulsan la transición energética global. A medida que aumenta la demanda de paneles solares, vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento, también crece la necesidad de un suministro estable y sostenible de estos minerales. La siguiente infografía ilustra qué minerales son esenciales en cada una de las tecnologías renovables.
Aplicaciones de los minerales críticos en infraestructuras energéticas
Paneles solares
Este elemento, presente en minerales como el estaño y el hierro, se considera un “elemento raro” por su baja abundancia. Se utiliza en células solares de capa fina a través del óxido de indio y estaño, un material conductor transparente esencial para la conversión eficiente de energía.
Ambos se utilizan para producir arseniuro de galio de alta pureza, un semiconductor para células solares. El arsénico es un elemento natural ampliamente distribuido en la corteza terrestre, mientras que el galio se encuentra en pequeñas cantidades en minerales como la esfalerita y en la bauxita.
Aerogeneradores
Permiten generar imanes potentes y eficientes como los de neodimio-hierro-boro (NdFeB), fundamentales para los generadores que convierten la rotación de las palas en electricidad. Los elementos principales son neodimio (Nd), praseodimio (Pr), disprosio (Dy) y terbio (Tb).
Aunque abundante, es considerado crítico por su relevancia estratégica y por depender de fuentes geográficamente concentradas. Se utiliza especialmente en la góndola del aerogenerador, donde se transforma la energía eólica en electricidad.
Baterías
Esencial para baterías de iones de litio debido a su densidad energética, estabilidad de voltaje y carga rápida. Se extrae principalmente como subproducto del cobre y el níquel.
Sus propiedades lo hacen indispensable para un almacenamiento eficiente y seguro. Proporciona alta conductividad eléctrica, seguridad térmica y larga vida útil.
Mejora el rendimiento de las baterías, facilita una carga más rápida y una mayor durabilidad, y es una alternativa más sostenible que el cobalto y el níquel.
Mineral clave por su alta densidad energética, ligereza y eficiencia en el transporte de iones. Se encuentra en grandes concentraciones en regiones específicas del mundo.
Cables eléctricos
El cobre es un mineral esencial en el sector eléctrico porque, gracias a sus cualidades, es ideal para la fabricación de cables eléctricos, componentes de circuitos y otros dispositivos electrónicos que requieren una transmisión eficiente de electricidad.
El cobre tiene una alta conductividad eléctrica, lo que significa que puede transportar grandes cantidades de electricidad con mínima pérdida de energía. Otro aspecto crítico del cobre es su durabilidad y resistencia a la corrosión.
Los cables y componentes de cobre tienen una larga vida útil y pueden soportar condiciones ambientales adversas sin degradarse. Además, el cobre es reciclable, lo que contribuye a la sostenibilidad del sector eléctrico al permitir la reutilización de materiales y la reducción de residuos.
VER INFOGRAFÍA: Aplicaciones de los minerales críticos en infraestructuras energéticas [PDF]
¿Cómo afectará el crecimiento de las energías renovables a la demanda de minerales críticos y tierras raras?
A medida que el mundo avanza hacia las energías renovables, se espera un fuerte aumento en la demanda de minerales críticos. Tecnologías como los paneles solares, los aerogeneradores, los vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento requieren muchos más minerales durante la etapa de construcción/fabricación que sus equivalentes fósiles, aunque luego no dependen de ningún material para su funcionamiento (como los vehículos de combustión del petróleo o las centrales térmicas del gas). Por ejemplo, según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), un coche eléctrico necesita seis veces más minerales que uno convencional, y un parque eólico terrestre hasta nueve veces más que una central de gas. Este cambio representa una transición de un sistema energético intensivo en combustibles a uno intensivo en materiales.
La AIE prevé que, si se sigue el camino marcado por el Acuerdo de París, la demanda de ciertos minerales se multiplique por entre cuatro y seis de aquí a 2040. En concreto, la demanda de litio podría aumentar más de 40 veces, y la de cobalto, níquel y grafito entre 20 y 25 veces. Las tecnologías limpias dominarán el mercado de estos materiales, representando casi el 90 % de la demanda de litio y más del 60 % de la de cobalto y níquel.
Este crecimiento plantea retos en cuanto a disponibilidad, inversiones y seguridad en la cadena de suministro. La producción actual está muy concentrada en pocos países: China lidera el procesamiento de minerales críticos y tierras raras y la República Democrática del Congo la producción de cobalto. El desarrollo lento de nuevos proyectos, el agotamiento de minas de alta calidad y los impactos ambientales agravan el riesgo de interrupciones. Sin cooperación e inversión global, estos minerales podrían convertirse en un cuello de botella para la transición energética.
Riesgo de suministro a medio plazo e importancia para la energía de los minerales críticos, de 2025 a 2035
- No critico
- Casi critico
- Crítico
Baja Importancia para la energía Alta
- Uranio
- Litio
- Níquel
- Cobre
- Acero eléctrico
- Silicio
- Cobalto
- Grafito
- Galio
- Platino
- Magnesio
- Carburo de silicio
- Disprosio
- Iridio
- Neodimio
- Praseodimio
- Terbio
- Manganeso
- Titanio
- Aluminio
- Flúor
- Fósforo
- Telurio
Bajo Riesgo de suministro Alto
Fuente: Departamento de Energía de los Estados Unidos
El futuro de los minerales críticos: tendencias y soluciones
A medida que la transición energética avanza y el mundo se digitaliza, la producción de minerales críticos deberá crecer al mismo ritmo. Sin embargo, según la OCDE, la oferta actual no está siguiendo el ritmo de la demanda.
Aunque los países desarrollados están invirtiendo en exploración y producción interna, los largos plazos entre el descubrimiento y la explotación hacen que aún dependan de las exportaciones de economías emergentes. Además, hay países que seguirán siendo dependientes en el futuro pues muchos de ellos no tienen recursos minerales de este tipo.
La eficiencia en el uso de materiales y el rediseño de productos son dos estrategias clave para abordar la dependencia de minerales críticos. La eficiencia en materiales implica lograr los mismos resultados con una menor cantidad de recursos, reduciendo así la demanda de estos minerales. Por otro lado, el rediseño de productos busca modificar los diseños existentes para disminuir o eliminar la necesidad de minerales críticos, lo que puede incluir la sustitución por materiales más abundantes o el desarrollo de nuevas tecnologías.
Por último, no debemos olvidar el reciclaje y la economía circular que se puede aplicar a los minerales críticos. Muchos pueden recuperarse de productos como vehículos eléctricos y aerogeneradores, pero todavía falta avanzar en tecnologías como la recuperación a gran escala de paneles solares. Para los países proveedores de África, América Latina y el Sudeste Asiático esta demanda es una oportunidad para transformar su riqueza mineral en beneficios económicos sostenibles, mejorar el bienestar social y atraer inversiones a largo plazo.