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Materiales Críticos para la Transición Energética


Estamos en un momento de transformación en diversas industrias debido a la necesidad de cambio y adaptación a una economía que desea abandonar los combustibles fósiles. Las baterías de Litio son actualmente una tecnología madura que es el corazón de los vehículos eléctricos. Las celdas de hidrógeno aportarán también en la electromovilidad una vez que la tecnología logre escalarse e industrializarse. Las turbinas eólicas y los paneles fotovoltaicos son los pilares de las energías renovables. Los motores de tracción eléctricos son indispensables para el funcionamiento de los mecanismos que nos permiten transformar energía en trabajo. Pero cada uno de los componentes que forman parte esencial de estas tecnologías requieren minerales, algunos de ellos con graves riesgos de suministro.

 

Las tierras raras son actualmente los elementos con mayor riesgo de suministro debido a su alta demanda y la opacidad del mercado. Las tierras raras son esenciales para proporcionar propiedades magnéticas permanentes a los motores de acción eléctrica, y resultan fundamentales en la fabricación de turbinas eólicas y motores de tracción. China es actualmente el principal productor de magnetos permanentes en el mundo con una producción mina de tierras raras que se estima en 168 mil toneladas de 280 mil toneladas anuales totales, un nada despreciable 60% del mercado.

 

Cobalto, nickel, litio y grafito son esenciales en las baterías eléctricas. El Cobalto y Nickel son componentes del material catódico en la batería de Ion-Litio NMC, la que debido a su alta densidad energética (que se traduce en mayor autonomía de los vehículos eléctricos) se ha transformado en la tecnología adoptada por los más importantes fabricantes de vehículos como TESLA. El grafito es a su vez el material de los ánodos de las baterías Ion-Litio. Por otra parte, el Litio es parte del cátodo y del electrolito de la batería. El principal productor de Cobalto en el mundo es la Republica del Congo con una producción mina de 120 mil toneladas de 170 mil anuales (70%). Los principales productores de Litio en el mundo son Australia (55%) y Chile (25%), con Chile perdiendo significativa participación de mercado en los últimos cinco años. El principal productor de Nickel mina es Indonesia con 1 millón de toneladas de 2,7 millones (37%). El principal productor de grafito natural es China con 650 mil toneladas de 1.1 millones (59%). En un mundo con actualmente 8 millones de vehículos eléctricos y un inventario de 2.000 millones de vehículos convencionales no hay dudas que existirá una gran presión sobre estos materiales en el futuro.

 

Los paneles fotovoltaicos también son fabricados a partir de metales. El silicio metálico y la plata son los ladrillos sobre el cual se fabrica el panel cristalino de silicio convencional. Las tecnologías de paneles de espesor delgado (thin-film) requieren por su lado teluro, germanio, indio, galio, selenio y cadmio entre otros. De estos, el germanio, indio y galio son de rara ocurrencia y costosos de producir. Nuevamente, aquí China es el principal productor de estos elementos con un 68%, 56%, y 97% de la producción mina respectivamente.

 

En momentos que la comunidad europea sufre una crisis energética debido a los problemas de abastecimiento de gas originados por su dependencia del gas ruso, la necesidad de estos materiales se acelera. De hecho, los planes actuales de la comunidad europea buscan al 2025 duplicar la capacidad actual de energía eólica, triplicar la energía solar, y multiplicar por diez la capacidad de electrolizadores para la producción de hidrógeno. Estas significativas y difíciles metas requerirán un crecimiento importante en la producción de todos los metales mencionados anteriormente, en mercados altamente concentrados, algo opacos y con capacidades limitadas a la ubicación geográfica de las reservas.

 

Chile si bien no es un país con capacidades masivas en los productos terminados mencionados, juega un rol fundamental en los planes hacia una transición hacia energía limpias debido a su producción de Cobre y Litio, y la disponibilidad de una gran cantidad de recursos energéticos renovables. Pero debemos pensar bien nuestra estrategia, debemos planificar con una mirada global el desarrollo de nuestras capacidades locales sin perder de vista que somos un agente más en una cadena compleja y en desarrollo. Donde ya teníamos un rol, hemos perdido tiempo y participación debido a nuestras dudas que lo podemos hacer bien, de una manera que garantice que el solucionar un problema no signifique otro. El hacer crecer nuevas oportunidades requiere considerar el gran mapa y sus restricciones, los desafíos y riesgos. En ello no debemos perder de vista que está en nuestras manos una adecuada coordinación público-privada, el utilizar la escala para promover la innovación y tecnología, que nuestro rol se transforme en enriquecimiento de nuestra gente y el país, basado en conocimiento y emprendimiento. Es una oportunidad y un desafío a la vez. 

 

Alvaro Videla

Director del Centro de Energía UC

Académico del Departamento de ingeniería de Minería

Pontificia Universidad Católica de Chile


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eventFecha de publicación

11 de noviembre del 2022

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Alvaro Videla

 

Director del Centro de Energía UC

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE MINERÍA

Áreas de Interés:

Materiales críticos para la transición energética, almacenamiento de energía con sales fundidas, baterías de litio, optimización de procesos y eficiencia energética.

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