La demanda en aumento por turbinas de viento y vehículos eléctricos podría poner presión a los suministros de algunos metales raros.
David L. Chandler, MIT News Office. Original (en inglés)
Mientras el mundo se mueve hacia un mayor uso de fuentes de energía que utilizan poco carbono o que no lo utilizan, un posible cuello de botella se aproxima, de acuerdo a un nuevo estudio del MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts): el suministro de ciertos metales necesarios para tecnologías de energía limpia claves.
Turbinas de viento, una de las fuentes de electricidad libre de emisiones con más rápido crecimiento, depende de imanes que utilizan elementos raros como el neodimio. Y el elemento disprosio es un elemento esencial en algunos motores de vehículos eléctricos. El suministro de ambos elementos – actualmente importados casi exclusivamente de China – podría enfrentar escasez en los próximos años, encontró la investigación.
El estudio, liderado por un equipo de investigadores en el Laboratorio de Sistemas de Materiales en el MIT – la posdoctorado Elisa Alonso, el científico investigador Richard Roth, el científico investigador Frank R. Field y el investigador principal Randolph Kirchain – ha sido publicado en línea en el diario Ciencia y Tecnología Ambiental, y aparecerá impreso en una próxima edición. Tres investigadores de la Compañía Ford Motor son coautores.
El estudio miró 10 de los llamados “metales raros”, un grupo de 17 elementos que tienen propiedades similares y que – a pesar de su nombre – no son particularmente raros. Todos los 10 elementos estudiados tienen algunos usos en equipo de alta tecnología, en muchos casos en tecnología relacionada a la energía baja en carbono. De esos 10, dos es probable que enfrenten serios desafíos de abastecimiento en los próximos años.
El más grande desafío probablemente será para el disprosio: La demanda podría aumentar en un 2,600 por ciento durante los próximos 25 años, de acuerdo al estudio. La demanda de Neodimio podría incrementarse hasta en un 700 por ciento. Ambos materiales tienen propiedades magnéticas excepcionales que los hacen especialmente bien preparados para usarlos en motores y baterías.
Una turbina larga sencilla (que provee alrededor de 3.5 megawatts) contiene típicamente 300 kilogramos de metales raros. Un carro convencional usa un poco más de 435 gramos de materiales raros – principalmente en pequeños motores, como aquellos que hacen funcionar el limpiaparabrisas – pero un auto eléctrico puede usar casi 10 veces más materiales en sus baterías y motores.
Actualmente, China produce el 98 por ciento de los metales raros del mundo, volviendo esos metales “los recursos más concentrados geográficamente de cualquier recurso de escala comercial”, dice Kirchain.
Históricamente, la producción de estos metales se ha incrementado por solo un pequeño porcentaje cada año. Pero incrementos mucho más grandes en la producción serán necesarios para cubrir la nueva demanda esperada, muestra el estudio.
China tiene alrededor del 50 por ciento de las reservas conocidas de metales raros; los Estados Unidos también tiene depósitos significativos. Extraer estos materiales en los Estados Unidos ha cesado casi completamente – principalmente por las regulaciones ambientales que han incrementado el costo de producción – pero métodos de minería mejorados están volviendo estos recursos usables nuevamente.
Elementos raros nunca son encontrados aislados; en su lugar, están mezclados juntos en ciertas rocas naturales, y deben ser separados por medio de procesos químicos. “Están mezclados juntos en estos depósitos”, dice Kirchain, “y la tasa en los depósitos no necesariamente se alinea con lo que desearíamos” para las necesidades de manufactura actuales.
Neodimio y disprosio no son los elementos raros más ampliamente usados, pero son los que se espera que tengan el más grande problema de suministro, explica Alonso, debido al rápido crecimiento proyectado en la demanda de imanes de alto rendimiento.
Kirchan dice que cuando hablan sobre un problema en el suministro, no necesariamente significa que los materiales no estás disponibles. En lugar de esto, es una cuestión de si el precio sube a un punto en el que ciertos usos ya no sean económicamente viables.
Los investigadores enfatizan que su estudio no quiere decir que habrá un problema alcanzando la demanda, pero dicen que quiere decir que será importante investigar y desarrollar nuevas fuentes de estos materiales; para mejorar la eficiencia de su uso en dispositivos; para identificar materiales sustitutos; o para desarrollar la infraestructura para reciclar los metales una vez que los dispositivos alcancen el final de su vida útil. El propósito de estudios como éste es identificar esos recursos para saber cual de estos desarrollos es más presionante.
Mientras que los materiales en bruto existen en el suelo en cantidades que podrían cubrir muchas décadas de demanda en incremento, Kirchain dice que el desafío viene en escalar los suministros a una tasa equivalente a los incrementos esperados en la demanda. Desarrollar una nueva mina puede tomar una década o más entre encontrar el lugar, obtener permisos, asentarla y la construcción.
“El punto no es de que los vayamos a ‘terminar’,” dice Kirchain, “pero es una situación en la que debemos enfocarnos, en construir una base de suministros y en mejorar esas tecnologías que usan y reusan los materiales. Necesita ser un enfoque de investigación y desarrollo”.
Barbara Reck, una investigadora principal en la Universidad de Yale quien no estuvo involucrada en este trabajo, dice “los resultados remarcan los serios desafíos en el suministro que algunas de las tierras raras pueden enfrentar en una sociedad baja en carbono”, dijo, y “también es un vivo recuerdo de que la práctica actual de no reciclar ninguna tierra rara al final de su ciclo de vida no es sustentable y necesita ser revertida”.
Reimpreso con permiso de MIT News.
Fuente
http://web.mit.edu/ (en inglés)