Pere Roura Grabulosa, Universitat de Girona y Carlos Pozo Fernández, Universitat Rovira i Virgili
Cuando se toma en consideración la base material de la transición energética, la captación de la energía del viento o de la radiación solar no parecen tan sostenibles como desearíamos. Porque para generar electricidad renovable, resulta indispensable el uso de materiales sin los cuales no se podrían construir los millones de aerogeneradores y paneles fotovoltaicos necesarios con el fin de prescindir de los combustibles fósiles.
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Este dilema entre energía renovable y explotación no renovable de recursos minerales se resuelve parcialmente con un ejemplo significativo: el peso de los materiales necesarios para generar una unidad de energía eléctrica es 65 veces mayor en una central térmica de carbón que en un parque eólico terrestre.
Sin embargo, si consideramos los tipos de materiales, la valoración cambia. La transición hacia las energías renovables conlleva el uso de una gran variedad de minerales calificados como “críticos” por las dificultades previsibles de abastecimiento. En particular, resulta preocupante la dependencia respecto de unos pocos países, ya sea porque albergan los principales yacimientos (el caso del cobalto en el Congo) o porque monopolizan la capacidad de procesamiento (el silicio en China).
El reto de los minerales críticos
La Unión Europea prevé reducir su dependencia exterior respecto de los minerales críticos con una directiva reciente: el Reglamento de Materias Primas Fundamentales. Este busca, por una parte, diversificar los suministradores y, por otra, asegurar una producción mínima dentro del propio territorio. En los próximos años veremos, pues, una intensificación de la actividad minera que va a enfrentarse, sin lugar a dudas, con movimientos de oposición popular.
Su impacto más visible se manifiesta en forma de escombreras de roca residual, balsas de relavado o tala de bosques. En general, estos impactos están relacionados con el volumen de roca que se debe extraer para obtener el material deseado. Dicho volumen será, pues, el parámetro que utilizaremos para evaluar el impacto minero.
No obstante, es un factor con limitaciones evidentes: por ejemplo, a igual volumen de roca el impacto de una mina situada en la selva tropical será superior que en un desierto. Y por otro lado, no todos los procesos de obtención de mineral contaminan de la misma manera.
A continuación nos centraremos en comparar el volumen (la masa en kg) de roca extraída por unidad de energía eléctrica generada con diferentes tecnologías: eólica, fotovoltaica y carbón. Añadiremos en el análisis la energía nuclear, ya que, siendo una tecnología libre de emisiones de CO₂, contribuirá en mayor o menor grado al mix eléctrico global del futuro.
¿Cuánta roca hay que extraer en cada caso?
La roca extraída de una mina es la suma de la ganga (roca residual sin valor económico) más la mena (que contiene el mineral o metal de interés). Huelga decir que interesa minimizar el volumen de ganga. En cualquier caso, la riqueza o ley de la mena es el factor que mayormente incide en el volumen de roca extraída. También es el factor que más varía de un material a otro.
Como ejemplo, vamos a comparar la plata utilizada en las soldaduras eléctricas de las placas fotovoltaicas y el aluminio para la estructura de los paneles. La ley de las menas de plata, que depende enormemente del yacimiento, oscila alrededor del 0,001 %. Contrariamente, el aluminio se obtiene de menas de bauxita muy ricas en este metal. Su ley promedio se sitúa cerca del 20 %. Como consecuencia, aunque se utiliza unas 500 veces menos plata que aluminio para la generación fotovoltaica, su contribución al impacto minero es 8 veces mayor que la del aluminio.
En definitiva, la ganga y la riqueza de la mena, junto con algunos factores relativos a la eficiencia de los procesos, permiten calcular el impacto minero de los materiales utilizados en la construcción y funcionamiento de las instalaciones de generación de energía.
Minería de carbón frente a uranio
Una vez cuantificada la roca correspondiente a los materiales, sólo nos falta conocer la cantidad de los diversos materiales usados en cada tecnología para generar una unidad de energía. En una central térmica de carbón y, en menor medida, en una central nuclear, el impacto minero viene determinado principalmente por el combustible. Para generar 1 MWh eléctrico se deben “quemar” 350 kg de carbón o una cantidad cien mil veces inferior de óxido de uranio enriquecido (unos 3,5 gramos).
Esta disparidad enorme en la cantidad de combustible se reduce cuando consideramos el impacto minero: más de 350 kg/MWh de roca para el carbón y 48 kg/MWh para la energía nuclear.
Aquí aparece otra de las sorpresas del impacto minero. La relación roca extraída/uranio enriquecido se sitúa alrededor de 12 000. Es un valor muy elevado por dos razones: primero, una parte significativa del uranio se obtiene de menas muy pobres de Namibia (ley inferior a 0,05 %). Y, segundo, solo alrededor del 0,72 % del uranio natural es uranio-235 –el único con capacidad para provocar una reacción en cadena de fisión nuclear–; y este se tiene que enriquecer hasta el 3,5-4,5 %.
Eólica y solar
Llegamos, finalmente, a las energías renovables. Sin necesidad de combustible, la base material de estas tecnologías son los materiales para la construcción de las instalaciones. El impacto minero dependerá de las horas anuales de generación (el factor “capacidad”). Tomando el valor global de este parámetro (27 % para la eólica y 14 % para la fotovoltaica) y una vida útil de 25 años, se obtiene un impacto minero de 81 kg por MWh eólico y 116 kg por MWh fotovoltaico.
Si tenemos en cuenta el contenido en metal reciclado en el cobre (>30 %), el acero (32 %) y el aluminio (40 %), estos impactos mineros se reducen considerablemente, pasando a ser 64 y 86 kg/MWh, respectivamente. Ambos valores son muy inferiores al impacto minero del carbón y similares del de la energía nuclear.
Llegamos a la conclusión que, sea cual sea el mix eléctrico resultante de la transición energética, el impacto minero –medido en función de masa de roca necesaria para obtener una unidad de energía– disminuirá considerablemente. Será así, a pesar de la gran cantidad y variedad de materiales necesarios para las energías renovables en comparación con los combustibles fósiles y la energía nuclear.
Pere Roura Grabulosa, Catedrático emérito de Física, Universitat de Girona y Carlos Pozo Fernández, Profesor de Ingeniería Química, Universitat Rovira i Virgili
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
