El oro blanco. El futuro es sustentable
Cada vez surgen nuevas preguntas ante los autos eléctricos como solución ante el cambio climático.
octubre 30, 2019

Los coches eléctricos no se inventaron para detener el cambio climático. De hecho, para la segunda década del siglo XX, ocupaban más del 30% del mercado automovilístico, hasta que la infraestructura y producción de la tecnología involucrada en motores de combustión interna (ICE, por sus siglas en inglés) tuvo un auge y tomó a la industria casi por completo.

En los años noventa, la alerta sobre el cambio climático, causado en gran parte por los gases invernadero, en especial por el dióxido de carbono expedido por la quema de hidrocarburos, se intensificó y se advirtió a los sectores industriales que un cambio era necesario y la automotriz regresó a la electromagnética. En 1993, Bill Clinton, entonces presidente de los Estados Unidos, declaró que el gobierno, junto con la industria automovilística, buscarían “crear el vehículo ecológico de eficiencia perfecta para el siglo xxi”; la tecnología para este “auto del futuro” sería la electricidad proveniente de una batería un poco similar a las que se han utilizado en los celulares, computadoras portátiles y otros artefactos que se pueden recargar en repetidas ocasiones. La idea era que los vehículos dejaran de emitir gases invernadero para frenar el calentamiento global.

Algunas casas automotrices comenzaron a diseñar híbridos y eléctricos, sin embargo, actualmente se registra que hay en uso más de dos mil millones de autos, de los cuales tan sólo dos millones son eléctricos, según han reportado medios como Forbes y Bloomberg New Energy Finance.

Aún así, todo indica que la industria se dirige hacia allá, por dos factores principales: las restricciones gubernamentales, especialmente en Europa central, que han limitado el número de emisiones permitidas por autos así como el uso de vehículos de combustión interna dentro de las ciudades, y la inminente crisis petrolera que se acerca a pasos acelerados, al ser un recurso no renovable y altamente explotado en todo el mundo.

La crisis climática es el factor que está revuelto entre estos dos, pues mientras hay quienes aseguran que la electrificación es la salvación de la industria automotriz y la movilidad del futuro, hay quienes dudan de la sustentabilidad del proyecto, no sólo en términos económicos –los autos eléctricos se venden más caros que los de combustión interna– sino en los ecológicos.

Hasta el momento, no hay ni un solo auto eléctrico que alcance el precio de los coches más económicos del mercado, aunque cada vez son más accesibles. El equipo de investigación de Bloomberg ha declarado que para el 2022 los vehículos eléctricos costarán igual que los otros, pues el costo de las baterías ha bajado significativamente: en 2015 costaban más del 57% del valor total del auto, pero para 2025 costarán tan sólo el 20%, por lo que los precios de venta final bajarán considerablemente y eso justifica que, económicamente, los autos eléctricos sí puedan ser sustentables en términos económicos.

Las regulaciones en Europa van a la alza, como en Noruega, que ha prometido que para el 2025 estará prohibida la venta de autos que usen gasolina, gas o diesel, excepto para algunas zonas, pero con muchas restricciones; en el Reino Unido, Holanda y Francia se prometió lo mismo para el 2040 y la India dijo que sería para 2030.

China, que es uno de los líderes del mercado automotriz, vendió 1.5 millones de autos con energía alternativa (eléctricos, híbridos y de gas natural) de enero a agosto del 2019, y en el 2017 declaró que también pondría en marcha una serie de regulaciones para los autos de combustión interna, que han ido implementando y por lo mismo es el país donde más autos eléctricos hay.

Ahora que el mercado indica que la solución al cambio climático son los autos propulsados por baterías, surgen nuevas preguntas a las que se contesta poco: ¿De dónde salen todos los materiales que son utilizados en las baterías? ¿Qué pasa con las baterías una vez que se vuelven basura? ¿Qué implicaciones tiene extraer los minerales necesarios y producir baterías 200 veces más rápido para cumplir con las necesidades de los mercados?

origen de los materiales para producir una batería

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La base de la mayoría de los eléctricos es una batería de iones de litio, también conocida como Li-ion. Estas baterías están compuestas principalmente por litio, cobalto, níquel y manganeso. El cobalto y el litio son las más importantes para la creación de las baterías que se usan en los autos eléctricos; ambos son minerales no renovables que se extraen a través de procesos mineros.

La mayoría de las minas de cobalto –el 60%– están en la República Democrática del Congo, en el “cinturón de cobre Katanga”, una zona repleta de minas artesanales, en la que las extracciones las hacen personas y no máquinas. China es dueña de casi todos estos depósitos y tiene la mayor cantidad de refinerías del metal.

La extracción de cobalto es un proceso de minería parecido al de muchos otros minerales: se explotan pedazos de tierra para obtener una mena que es refinada y convertida en metal a través de procesos químicos. En 2009, la Universidad de Lubumbashi (en la capital del Congo), junto con la universidad KU Leuven, de Bélgica, publicaron una investigación en la que declararon haber encontrado una alta concentración de oligoelementos –como el cobalto, cobre, hierro, zinc, yodo, que en altas concentraciones son muy dañinos– en la gente que vivía cerca de las minas.

“Los niños que viven en el distrito minero tuvieron 10 veces más cobalto en la orina que niños que viven en otros lados”, declaró el profesor Ben Nemery, médico toxicólogo de KU Leven; “estos valores son muchísimo más altos de lo que aceptaríamos en trabajadores de fábricas en Europa. Quizá el estudio está limitado en la muestra, pero los resultados son evidentes y no se pueden atribuir a una coincidencia”. El polvo que se levanta de las explosiones es muy dañino para el sistema respiratorio y suele asentarse en cuerpos de agua y ríos, contaminando otros sistemas ecológicos.

En las minas de cobalto hay también alta concentración de otros metales, entre ellos uranio, factor que ha sido atribuido a una serie de malformaciones y afectaciones biológicas entre los habitantes de Kasulo, una de las principales ciudades mineras. La crisis política, económica y de seguridad ha empujado a los ciudadanos de estos poblados mineros a integrarse a esta industria, pues es la que más paga; esto mismo ha provocado que la gente abandone las granjas y que haya escasez de comida, han informado organizaciones y una serie de reportajes hechos sobre la zona.

onda de reciclaje de las baterías

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Los mayores yacimientos de litio no se encuentran en China, sino en América Latina. Argentina, Chile y Bolivia se llevan los primeros lugares: debajo de sus planicies saladas se encuentra más de la mitad del litio que hay en el mundo.

Para extraer el litio se usa un proceso de evaporación. Primero se hace un hoyo en la tierra y bombean un líquido salado, lleno de minerales, y lo dejan evaporar por meses. Primero sale una mezcla de manganeso, potasio, borato y litio, que se filtran y pasan a otra alberca de evaporada y así en repetidas ocasiones hasta que el carbonato de litio puede ser extraído como oro blanco. El proceso toma cerca de un año, pero se puede hacer bastante rápido y de forma efectiva una vez instaurado el mecanismo. El problema es que, por tonelada de litio, se usan aproximadamente 500 000 galones de agua. En el salar de Atacama, la mina más famosa de Chile, este proceso consumió cerca del 65% del agua de la región.

Además, el proceso de evaporado hace que partículas contaminantes extraídas del mismo proceso lleguen a la atmósfera y entren al ciclo hídrico del planeta.

el valor de los materiales

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Hasta ahora, la supuesta solución al cambio climático tiene impactos sociales y ambientales que se podrían considerar igual de graves. Los componentes no son infinitos, obtenerlos puede ser muy contaminante y las personas dedicadas a extraerlos viven bajo un sistema de violación de derechos y exposición a tóxicos que pueden causar enfermedades.

Si se lanza un estimado de 140 millones de autos eléctricos para 2030, eso significa que se necesitarán 263 000 toneladas más de cobalto al año, asegura Glencore Plc, uno de los productores más grandes del mundo de este metal. En el 2018, Bloomberg calculó que se extrajeron 150 000 toneladas. Ante la crisis que parece acercarse, la industria ha comenzado a apostarle a la única solución hasta ahora viable para continuar con la producción automotriz y tecnológica que el mundo demanda: el reciclaje.

“Hay una serie de diferentes estudios que dicen que si logramos reciclar por lo menos el 5% de las baterías que se estarán produciendo en los próximos años, recuperaremos gran parte de la inversión en términos de material; básicamente lo puedes volver a convertir en algo útil”, dijo para Gatopardo Kimmai Tran, especialista en Ciencia de materiales y nanoingeniería, que actualmente está desarrollando, como parte de su doctorado en Texas, un sistema de reciclaje con bajo impacto ecológico. Actualmente, hay algunas fábricas dedicadas al reciclaje de baterías, sobre todo en Alemania y China.

De acuerdo con los cálculos hechos por The Global E-Waste Monitor –una asociación entre la Universidad de las Naciones Unidas, el programa SCYCLE, la Unión Internacional de Telecomunicaciones y la Asociación Internacional de Desechos Sólidos– en 2016 se generaron 3.6 toneladas de desechos de baterías y se estima que, para el 2020, tan sólo China genere 500 000; para el 2030, en el mundo se llegaría a dos millones.

Actualmente es común que las baterías de Li-ion (también utilizados en celulares, computadoras portátiles, cámaras, etc.) terminen en basureros municipales mezcladas con el resto de la basura. “Si las baterías no se recolectan apropiadamente, lo más seguro es que terminen tiradas en un campo y ésas son malas noticias: tienen muchos componentes corrosivos que no quieres que terminen en tus reservas de agua”, declaró Tran.

componentes de una batería

Las empresas dedicadas a reciclar baterías que ya están en funcionamiento utilizan algunos de los dos sistemas actualmente aprobados: pirometalúrgico e hidrometalúrgico. En el primero, se utiliza fuego como el componente de separación: se destrozan los materiales de la batería hasta dejarlos en pequeños pedacitos y los meten a un horno que llega a más de 100 °C. Al hacer esto, todo tipo de gases tóxicos son liberados, por lo que este tipo de reciclaje necesita una gran inversión en filtros, tanto para proteger a los trabajadores de las fábricas como para evitar que los contaminantes lleguen al ambiente. Según Tran, éste es el método más sencillo y más económico, pero también el menos ecológico por la inversión en infraestructura necesaria para el cuidado de los gases.

En la hidrometalurgia se utilizan ácidos para procesar los metales, que son altamente corrosivos y muy difíciles de manejar. “Muchos de los accidentes que se ven en las baterías de iones de litio es por su exposición a aire y agua; pueden liberar cosas como ácido fluorhídrico, lo cual no es muy bueno”, explicó la científica. Estos dos métodos son los únicos que se utilizan de forma comercial hasta el momento, pero tanto el grupo de investigación de Pulickel Ajayan, al cual pertenece Tran, como otros investigadores universitarios han encontrado alternativas mucho más amigables con el medio ambiente, la economía y los que trabajen en los centros de reciclado.

La propuesta de Tran es utilizar un solvente eutéctico profundo que sirva para hacer lixiviación; eso significa un solvente que no es corrosivo y que es noble con el medio ambiente para transformar un sólido en un líquido. El proceso que ha desarrollado junto a su equipo es una versión mejorada del proceso hidrometalúrgico en el que los solventes eutécticos actúan en lugar del agua, por lo que se pueden obtener los metales limpios y de buena densidad sin arriesgarse a las reacciones corrosivas y a los gases liberados de alta toxicidad. Además, son baratos.

“China tiene almacenadas toneladas de baterías gastadas, solamente están esperando la tecnología adecuada para poder volver a usar ese metal valioso”,
declara Tran y añade que es una estrategia que los ha mantenido con gran ventaja en el mercado, pues en cuanto se patente una solución realmente viable para reutilizar los materiales provenientes de las baterías, van a tener más materia prima que Europa y Estados Unidos juntos. Actualmente, hay tres compañías que están reciclando las baterías de forma masificada: Shanghai Jinqiao Group, Jiangxi Ganfeng Lithium y GEM Co. Ltd.

el futuro de las baterías de los autos eléctricos

China parece haber entendido que sin reciclaje, el negocio automotriz no va a salir; la industria ya no tiene otra opción más que caminar hacia la electrificación. Ya no es una cosa del futuro, tal y como se ha visto en los más importantes auto shows del mundo, donde cada marca presentó, mínimo, un vehículo híbrido y la mayoría ya tiene sus versiones eléctricas. Marcas como Volvo decidieron dejar de producir autos de combustión interna, y muchas de las automotrices alemanas también van encaminadas hacia allá.

El oro negro ahora es blanco; es litio y es cobalto. Ya no será Arabia Saudita sino América del Sur y El Congo. No será dióxido de carbono, pero sí unas nuevas partículas que afecten los sistemas.

A menos de que se tenga una respuesta sostenible, que se desarrolle un sistema con procesos que estén pensados realmente a largo plazo y con elementos que guarden lógica con el planeta, las industrias y sociedades se encontrarán en unos cuantos años con el mismo problema: un planeta que no da abasto a las necesidades y que terminará por tirar los mercados. El reciclaje podría, quizás, ser esa respuesta.


 

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