Tierras raras: reciclaje y sustitución de materias primas

Más que los tanques de guerra y los cohetes, los aranceles y las restricciones comerciales son hoy las armas más efectivas. Las materias primas críticas son especialmente importantes. Se trata de un grupo de 30 materias primas -sobre todo metales- que la Unión Europea (UE) considera insustituibles para los países industrializados.

A medida que aumenta la demanda, estos materiales se revalorizan,exponiendo la vulnerabilidad de las industrias que dependen de su accesibilidad. Según un estudio de la Comisión Europea, la industria aeroespacial, la de defensa, electrónica, automovilística y de alto consumo energético necesitan acceder a al menos 21 de los 30 materiales de la lista.

El sector de las energías renovables necesita algo menos, pero también depende totalmente de las importaciones. Sin ellas, la fabricación de energía fotovoltaica, eólica y de vehículos eléctricos que dependen de baterías de litio se hace imposible. Lo mismo ocurre con la impresión en 3D, los drones, la robótica y otras tecnologías digitales.

De esas 30 materias primas, la bauxita, los metales de silicio, el borato y el cobalto se consideran las más críticas para la tecnología. "La demanda futura dependerá en gran medida de cómo evolucione la tecnología", dice a DW Hanns Günther Hilpert, jefe de Investigación de Asia del grupo alemán SWP. "La industria probablemente encontrará formas de sustituir algunas de ellas, o desarrollará soluciones tecnológicas alternativas".

¿Litio chileno o propulsión por hidrógeno?

Las baterías para vehículos eléctricos, por ejemplo, podrían seguir aumentando la demanda de litio chileno, pero igualmente esa tecnología podría ser superada por la propulsión por hidrógeno, que requiere pocos materiales  críticos.

Sin embargo, Hilpert afirma que estas materias primas seguirán siendo importantes como lo fueron en el pasado el hierro, el cobre, el níquel y el aluminio. "En el futuro, los conflictos se centrarán en las materias primas críticas", afirma.

La demanda de litio podría dispararse

Estados Unidos y la Unión Europea han calculado sus necesidades futuras. Un estudio de la Comisión Europea calcula que la demanda de litio para su uso en vehículos eléctricos se multiplicará hasta por 44 en 2050. El uso de grafito y cobalto, sin embargo, podría ser sólo once veces mayor que los niveles actuales.

Explotar nuevos yacimientos sería la forma más fácil de satisfacer la creciente demanda, y para algunas de las 30 materias primas críticas se han identificado reservas sin explotar. Por ejemplo, depósitos de tierras raras en Brasil y Vietnam, cobalto en Cuba y Rusia, y titanio en Brasil y Kenia.

Reciclaje de materias primas críticas aún en pañales

Tal y como están las cosas, el proceso suele ser complicado y caro, y como las empresas que fabrican ordenadores portátiles, teléfonos móviles y turbinas eólicas no publican los componentes que incorporan a sus productos, solo ellas estarían en condiciones de reciclarlos.

Melanie Müller, experta en materias primas de SWP, que investiga la gobernanza de los recursos, con especial atención en los Estados del África subsahariana, critica la falta de legislación que obligue a las empresas a rendir cuentas de lo que producen. "Nuestras ciudades están llenas de materias primas que simplemente están tiradas, sin ser utilizadas. Hay mucho margen de mejora".

Sin embargo, aunque algunos metales, como el wolframio o el cobalto, podrían reciclarse en cantidades notables, eso no se aplica a toda la lista. Otro estudio de la Comisión Europea concluyó que materias primas como el galio y el indio no pueden reciclarse en absoluto. En esos casos, la única opción es la sustitución.

La perovskita al rescate: sustitución del silicio

Uno de los científicos que se ocupa de las sustituciones es Stefan Weber, físico alemán especializado en la investigación de polímeros. Forma parte de un equipo internacional del instituto de investigación de la Sociedad Max Planck que busca una forma de sustituir el silicio en los paneles solares.

"En realidad, el silicio no es un material ideal para la fotovoltaica porque es un pésimo absorbente", agrega. "Para absorber la luz, se necesita una cantidad relativamente grande de silicio". Por ello está explorando una tecnología de película fina llamada perovskita. "Lo mezclas como una salsa y lo untas sobre una superficie hasta que se cristaliza y forma el material de perovskita", cuenta, y añade que el "cristal es muy desordenado".

En su forma actual, la perovskita no es lo suficientemente eficiente desde el punto de vista energético como para ser económicamente viable, pero si se coloca en una célula de silicio, la eficiencia energética aumenta un 50% en comparación con los paneles solares convencionales. La perovskita es prometedora: los paneles solares convencionales incluyen una capa de silicio de 100 a 200 micrómetros, más o menos del grosor de un cabello. Según Weber, las células solares de capa fina solo necesitarían entre medio y un micrómetro de perovskita, es decir, sólo un 1% de la cantidad de material que se utiliza actualmente.

Pero hay algunos problemas: las celdas de perovskita son mucho menos duraderas que sus homólogas comunes. Mientras que los modelos actuales duran veinte años, las celdas de perovskita solo tienen una vida útil de dos años. Además, contienen plomo, un metal pesado que es tóxico para el cuerpo humano.

Aunque Weber anticipa que los primeros módulos podrían estar disponibles en tres o cinco años, dice que pasará al menos otra década antes de que la tecnología de la perovskita se consolide.

(jov/er)