Si la producción y el procesamiento de minerales críticos no pueden seguir el ritmo de la adopción acelerada de baterías, vehículos eléct...
Si la producción y el procesamiento de minerales críticos no pueden seguir el ritmo de la adopción acelerada de baterías, vehículos eléctricos, turbinas eólicas y tecnologías solares fotovoltaicas , el ritmo y el éxito de la transformación del sistema energético global se pondrán en riesgo.
14 marzo 2023.- El impulsor más importante del crecimiento de la demanda de minerales críticos en el escenario NZE son los vehículos eléctricos (Figura 1). Se espera que la demanda de minerales críticos solo para vehículos eléctricos crezca casi 300 veces entre 2020 y 2050 . En el escenario IEA NZE, las ventas de vehículos eléctricos se multiplican por más de 50 durante este período, sin nuevas ventas de automóviles con motor de combustión interna a nivel mundial para 2035, y la participación de los vehículos eléctricos en las ventas totales de automóviles nuevos de pasajeros alcanza el 64 por ciento para 2030 y 100 por ciento para 2035 . Otros segmentos (vehículos de dos o tres ruedas, autobuses, furgonetas, camiones pesados) seguirán su ejemplo a corto plazo, y los vehículos eléctricos constituirán el 100 % de las ventas totales de vehículos para 2050.
Suponiendo que la química de las baterías se mantenga aproximadamente igual hasta 2050 y una mejora constante de la intensidad mineral crítica por EV en las próximas décadas , estos minerales (ordenados de mayor a menor) verán un aumento de más de 100 veces en la demanda: litio, grafito, cobalto, níquel y elementos de tierras raras (REEs) .
…El efecto de las innovaciones
Vale la pena señalar que existen incertidumbres sobre cómo evolucionarán las existencias de EV y la intensidad mineral por vehículo hasta 2040 y más allá . Podría haber innovaciones revolucionarias en la química de las nuevas baterías que reduzcan los requisitos críticos de minerales, tendencias aceleradas de reciclaje de minerales , cambios a una capacidad de batería más pequeña por vehículo (reduciendo el crecimiento de la autonomía del vehículo) y cambios modales que reduzcan el kilometraje de los vehículos eléctricos.
Hay tecnologías de baterías nuevas y avanzadas en la etapa de investigación y desarrollo que utilizan más minerales en su fabricación, lo que puede impulsar aún más la demanda de minerales particulares en el futuro.
…Solar, Eólica, Hidrógeno
Otros impulsores importantes incluyen la energía solar y eólica. Bajo el escenario NZE, se espera que la capacidad solar fotovoltaica (PV) aumente 20 veces entre 2020 y 2050, de alrededor de 740 gigavatios (GW) a casi 15.000 GW. En ausencia de una innovación significativa, este crecimiento duplicaría los minerales necesarios para la producción de paneles solares fotovoltaicos , incluso cuando se reduzca la intensidad mineral por unidad de capacidad instalada.
Por su parte, se espera que la capacidad eólica se multiplique por 10, pasando de unos 740 GW a unos 8.000 GW, duplicando los minerales necesarios para la fabricación de aerogeneradores .
El hidrógeno jugará un papel relativamente menos prominente en términos de crecimiento absoluto de la demanda de minerales críticos, aunque los minerales necesarios para la electrólisis y los vehículos eléctricos de celda de combustible (FCEV) aún deberán aumentar significativamente para el 2050 .
¿Qué minerales se necesitan más y en qué cantidades?
Entre todos los minerales críticos, litio, grafito, cobalto, níquel, REE,el manganeso, el cobre, el silicio, el cromo y el zinc requieren el mayor porcentaje de crecimiento para 2050 para satisfacer la creciente demanda de tecnología de energía baja en carbono bajo la NZE. Se espera que la demanda colectiva de estos minerales aumente casi 20 veces entre 2020 y 2050, de menos de 10 millones de toneladas métricas (Mt) a aproximadamente 150 Mt (Figura 2).
Durante el mismo período, se prevé que los minerales críticos necesarios para el almacenamiento de baterías se multipliquen por casi 40, mientras que se espera que los necesarios para la generación de energía eléctrica con bajas emisiones de carbono se tripliquen. Es probable que la demanda de minerales para la generación con bajas emisiones de carbono experimente el crecimiento más significativo entre 2020 y 2030 antes de desacelerarse.
Se estima que el cobre , necesario para casi todas las tecnologías limpias analizadas aquí, experimente un crecimiento de la demanda de 5 Mt hoy a alrededor de 50 Mt en 2050 en el escenario NZE. El níquel se usa ampliamente no solo para vehículos eléctricos y almacenamiento de baterías, sino también en infraestructura de hidrógeno y generación de bajas emisiones de carbono.
Está previsto que desempeñe un papel importante en la transición hacia la energía limpia, con una demanda que crece de las 200.000 toneladas métricas (kt) actuales a casi 40 Mt para el 2050. Los REE se utilizan principalmente en vehículos eléctricos y tecnología eólica. Partiendo de una base baja de 6 kt de demanda actual, se requerirán alrededor de 700 kt para el 2050.
¿Dónde están las reservas y los recursos de estos minerales críticos y cuánto de cada mineral está disponible actualmente?
Las reservas y los recursos minerales generalmente están dispersos a nivel mundial, pero ciertos minerales clave se concentran en unas pocas regiones.
Las reservas globales de litio son de aproximadamente 22 Mt, aproximadamente la mitad de las cuales se encuentran en Chile. Australia tiene la segunda participación más significativa, representando alrededor del 20 por ciento, seguida por Argentina (9 por ciento), China (7 por ciento) y Estados Unidos (4 por ciento). Los recursos de litio identificados ascienden a alrededor de 89 Mt, ubicados principalmente en Bolivia (21 Mt), Argentina (19 Mt), Chile (10 Mt) y Australia (7 Mt).[2]
Las reservas mundiales de grafito ascienden a 320 Mt, principalmente en Turquía (28 por ciento), China (23 por ciento) y Brasil (21 por ciento). Los recursos de grafito recuperables identificados superan las 800 Mt.[3]
Las reservas globales de cobalto ascienden actualmente a 7,6 Mt, ubicadas principalmente en la República Democrática del Congo (46 por ciento), seguida de Australia (18 por ciento) e Indonesia (8 por ciento). Los recursos terrestres mundiales de cobalto identificados ascienden a unos 25 Mt. La gran mayoría de estos se encuentran en el Congo y Zambia, con cantidades menores en Australia, Canadá, Rusia y los EE. UU. Más de 120 Mt de recursos de cobalto se encuentran en el fondo de los océanos Atlántico, Índico y Pacífico.[4]
Se estima que las reservas mundiales totales de níquel superan los 95 Mt, con la mayoría ubicada en Indonesia (22 por ciento), Australia (22 por ciento), Brasil (17 por ciento) y Rusia (8 por ciento). Los recursos de níquel en tierra identificados ascienden a 300 Mt, con más reconocibles en el fondo del océano.[5]
Las reservas totales de REE en todo el mundo ascienden a aproximadamente 120 Mt, concentradas en China (37 por ciento), Vietnam (18 por ciento), Rusia (18 por ciento) y Brasil (18 por ciento). Los REE son relativamente abundantes en la corteza terrestre, pero las concentraciones explotables son menos comunes que para la mayoría de los otros minerales. Los recursos conocidos en los EE.UU. ascienden a alrededor de 2,4 Mt y alrededor de 15 Mt en Canadá.[6]
Las reservas totales de manganeso en todo el mundo ascienden a alrededor de 1,5 Mt, y Sudáfrica representa aproximadamente el 40 por ciento de las reservas totales, seguida de Australia (18 por ciento) y Brasil (18 por ciento). En términos de recursos, los recursos terrestres de manganeso son grandes (aunque se desconoce la cantidad exacta) y están distribuidos de manera irregular. Los que se encuentran en los EE.UU. son de muy baja calidad y pueden tener altos costos de extracción.[7]
Las reservas totales de cobre en todo el mundo rondan las 880 kt y se encuentran en Chile (23 %), Australia (11 %), Perú (9 %) y Rusia (7 %). Según los últimos datos, los recursos mundiales de cobre identificados ascienden a unos 2.100 millones de toneladas y los recursos no descubiertos a unos 3.500 millones de toneladas.[8]
¿Qué países controlan actualmente la producción y el procesamiento de minerales críticos y cuáles son las implicaciones?
En el caso del litio, el cobalto y las REE, los tres principales países productores controlan más del 75 % de la producción mundial total. Por ejemplo, Sudáfrica y la República Democrática del Congo son responsables de alrededor del 70 por ciento de la producción mundial de platino y cobalto, respectivamente. De manera similar, en 2019, China fue responsable de casi el 60 por ciento de la producción mundial de REE.
En el caso del cobre y el níquel, alrededor de la mitad de la producción mundial se concentra en los tres principales países : Chile , Perú y China para el cobre; e Indonesia , Filipinas y Rusia por el níquel.
Las operaciones de procesamiento y refinación están aún más concentradas dada la fuerte presencia de China. La participación de China en la refinación es de alrededor del 35 por ciento para el níquel (o más si se incluye la participación de empresas chinas en las operaciones de Indonesia), el 60 por ciento para el litio, el 70 por ciento para el cobalto y hasta el 90 por ciento para REE.
Al comparar la capacidad de producción global de las minas en operación y en construcción con el crecimiento de la demanda de minerales críticos implícito en el escenario NZE, está claro que habrá una brecha en la capacidad de producción de cobre, litio y cobalto para 2025 . La capacidad de producción de la mina ahora requiere una inversión y expansión aceleradas para satisfacer el crecimiento crítico de la demanda de minerales implícito en el escenario NZE. Cualquier cuello de botella crítico en el suministro de minerales presentará una restricción vinculante sobre la viabilidad de lograr el objetivo de cero neto.
Fuente: Lilly Yejin Lee y James Glynn. Centro de Política Energética Global de la Universidad de Columbia.
notas
[1] Agencia Internacional de Energía (IEA), “The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions”, mayo de 2021, https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean -transiciones-energéticas ; IEA, “Net Zero by 2050”, mayo de 2021, https://www.iea.org/reports/net-zero-by-2050 ; AIE (Agencia Internacional de la Energía), Energy Technology Perspectives 2023 (enero de 2023), https://www.iea.org/reports/energy-technology-perspectives-2023 .
[2] Gobierno de Canadá, “Lithium Facts”, consultado el 29 de julio de 2022, https://www.nrcan.gc.ca/our-natural-resources/minerals-mining/minerals-metals-facts/lithium-facts/ 24009 ; Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), “Mineral Commodity Summaries 2022”, 31 de enero de 2022, https://pubs.er.usgs.gov/publication/mcs2022 .
[3-7] USGS, "Resúmenes de productos básicos minerales 2022".
[8] Ibíd.; USGS, "¿Cuánto cobre se ha encontrado en el mundo?", Consultado el 29 de julio de 2022, https://www.usgs.gov/faqs/how-much-copper-has-been-found-world .
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