Beatriz Olivera es licenciada y maestra en ingeniera industrial por la UNAM, doctorante en desarrollo rural por la UAM-X. También ha colaborado en diversas organizaciones como OXFAM y Greenpeace.

Carlos Tornel es candidato doctoral en geografía en la Universidad de Durham, Inglaterra. Sus principales líneas de investigación se concentran en el proceso de transición, justicia y soberanía energética.

Aleida Azamar es licenciada en economía por la Universidad Autónoma de México, maestra en estudios latinoamericanos por la Universidad Autónoma de Madrid, y doctora en economía internacional y desarrollo por la Universidad Complutense de Madrid. Sus líneas de investigación son extractivismo y minería en América Latina.

---

Capítulo1. Tipos de minerales usados para la transición energética

Este capítulo presenta los minerales más relevantes en materia de descarbonización energética. Se abordan las características de los minerales críticos, las principales tecnologías que demandan dichos minerales, algunas de las implicaciones socioecológicas, y los minerales más relevantes en las propuestas de descarbonización energética. El objetivo es señalar las dificultades, oportunidades y costos de los procesos de transición.

El elemento clave de este apartado son las proyecciones de incremento de la energía renovable y la demanda de cada tipo de mineral utilizado en las tecnologías de energías renovables. Este capítulo identifica los límites físico-técnicos de la extracción de minerales, la capacidad para reciclarlos, disminuir su impacto y visualizar las alternativas existentes para transitar a otro estilo de vida.

1.1 Tendencias de la transición energética global

En un contexto en el que urge combatir el calentamiento global, disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y cambiar el sistema energético basado en combustibles fósiles, las energías renovables son un frente de acción que ha tomado impulso en las últimas décadas. Las energías limpias pueden contribuir en la lucha contra el cambio climático, pero es necesario atender a otras de sus implicaciones. Las energías renovables necesitan minerales críticos cuya extracción implica conflictos socioambientales, violaciones de derechos colectivos y humanos, y la reconfiguración global de las estructuras de dominación capitalista e imperial.

De acuerdo con modelaciones realizadas por la Agencia Internacional de Energía y la Agencia Internacional de Energías Renovables, energías como la solar, la eólica, entre otras, aumentaran mucho para 2050. Ambas instituciones indican que las energías renovables jugarán un papel central para la descarbonización y disminución de emisiones de GEI (Dato Crucial 1). Además, este tipo de energías tomaran impulso por la disminución de sus costos de producción (Dato Crucial 2). De hecho, la energía renovable incrementó mucho entre 2008 y 2018 (Dato Crucial 3).

Los bajos costos de las energías renovables son posibles gracias a que su cadena de producción utiliza combustibles fósiles baratos, pues dependen de una economía global que permite que los sistemas de generación de energía se diseñen, ensamblen, instalen y desinstalen en diferentes lugares donde hay disponibilidad de combustibles fósiles.

Según las estimaciones del Banco Mundial la extracción y procesamiento de minerales para un escenario de energías renovables implicará emisiones de GEI, pero las emisiones serán considerablemente menores en relación con un escenario donde persista la dependencia a los combustibles fósiles (Dato Crucial 5).

El encuadre cognitivo dominante sitúa la disyuntiva entre mantener un sistema energético fósil con su inherente catástrofe ambiental; o encaminarnos a un modelo con menos emisiones GEI a través de las energías renovables, pero sustentado en el uso de minerales cuya forma de extracción se caracteriza por el despojo y severos conflictos socioambientales.

Desde la perspectiva que se esboza en este informe ninguna de esas opciones es viable. Es necesario imaginar un sistema energético distinto, democrático y equitativo. Por ahora, apuntamos que el modelo de energías renovables aumentará drásticamente la demanda de minerales críticos por lo que se reconfigurarán las relaciones geopolíticas a nivel internacional, así como la producción de las zonas periféricas necesarias para el despliegue de este modelo en los centros urbanos del norte global.

1.2 Tipos de minerales para energías renovables

A comienzos del sigo XXI, el sector energético representó una pequeña fracción del total de la demanda de minerales. Desde entonces, con el avance de la transición energética, las energías renovables han aumentado la demanda de minerales (Dato Crucial 6). En el futuro próximo la oferta y demanda de los minerales críticos estará determinada por los minerales que utilicen las tecnologías renovables y de almacenamiento de energía. Las siguientes tablas describen en qué tipos de tecnologías pueden ser usados algunos minerales:

1.3 Demanda de minerales para la transición energética

La demanda de minerales dependerá de la cantidad de tecnologías renovables en las que puedan ser utilizados. Por ejemplo, el níquel, el manganeso, el cobre y el cromo son claves para todo sistema eléctrico de energía renovable; pero, la demanda de minerales como el litio, germanio, galio o el estaño es incierta pues depende del desarrollo de un tipo especifico de tecnología.

Según estimaciones del Banco Mundial y de la Agencia Internacional de Energía (AIE) mantener una temperatura por debajo de 1.5°C implica acelerar la extracción de minerales críticos (Datos Cruciales 7).

Recursos y reservas son dos conceptos clave en la industria minera. El término recurso se usa para representar la cantidad de mineral, comprobado o geológicamente posible, que actualmente no es posible extraer, pero que es probable que en un futuro cercano pueda extraerse. Los recursos se subdividen en las categorías de inferidos, indicados, y medidos, donde la categoría -medidos- indica el mayor grado de certeza, y la de -inferidos- la menor.

La extracción de recursos necesita de tecnología, marcos legales, así como de regulaciones para articular la explotación y la inversión económica-financiera para poder extraer los minerales a un costo competitivo. Debido a esto, es esencial comprender la construcción de recursos como una categoría social; pues es el resultado de un discurso y la articulación de elementos sociotécnicos, institucionales, discursivos, materiales y políticos.

El concepto -reserva- designa una cantidad de recursos, medidos o indicados, cuya explotación puede redituar ganancias tomando en cuenta las posibles pérdidas. Las reservas minerales se clasifican en probada, las más confiables, y probables, menos confiables.

En las próximas décadas la demanda de algunos minerales podría superar las reservas existentes (Datos Cruciales 8 y 9). En consecuencia, no hay garantía de un escenario con 100% de energía renovable para las décadas 2050-2060. La tecnología solar fotovoltaica y la tecnología solar de concentración se verán severamente afectadas por la escasez de minerales. Por su parte, la tecnología eólica y el almacenamiento de energía también se verán afectados, pero solo parcialmente.

1.3.1 Energía solar fotovoltaica

Las energías renovables usan diversos tipos de minerales; en consecuencia, se proyecta que para evitar el alza de la temperatura a más de 2°C la demanda de minerales como aluminio, cobre, incrementará significativamente (Dato Crucial 11). Tanto la energía fotovoltaica como las instalaciones de almacenamiento de energía requieren de mucho cobre (Dato Crucial 12).

La energía solar fotovoltaica tiene varios tipos de subtecnologías, las principales son:

- Células de silicio cristalino (cristal Si). Este tipo de tecnología actualmente domina el mercado.
- Celenurio de cobre, indio, galio (CIGS). Es una tecnología solar de película delgada, permite celdas flexibles y puede reducir los costos del material y fabricación, respecto al costo de las células de silicio cristalino.
- Telurio de Cadmio (Cdte). También es tecnología de película delgada, tiene buena eficiencia y un costo competitivo; pero el futuro de esta tecnología es incierto debido a la toxicidad del cadmio y el suministro futuro de telurio.
- Células solares de silicio amorfo. Su tecnología es de película fina y puede imprimirse en materiales flexibles; pero su rendimiento en menor que las células de silicio cristalino.

1.3.2 Energía solar térmica de concentración

La energía solar de concentración (CSP, por sus siglas en inglés) genera energía mediante espejos que concentran energía solar para calentar agua y accionar turbinas de vapor (Datos Cruciales 13). Este tipo de tecnología es ideal para grandes escalas pues puede funcionar de noche mediante sales fundidas para almacenar calor.

Las subtecnologías CSP son:
- Concentradores de cilindro-parabólicos, con potencia de 30 a 80 megawats.
- Sistemas de torre o de receptor central, con una potencia de 10 a 200 megawatss.
- Discos parabólicos, cuya potencia es de 5 a 25 kilowatts.

1.3.3 Energía eólica

Las actuales turbinas eólicas pueden dividirse en dos categorías: las de engranajes y las de transmisión directa. Las turbinas con engranajes representan la mayoría de la capacidad eólica instalada, y su funcionamiento demanda cantidades importantes de cobre y hierro. Mientras que las de transmisión directa emplean un sistema de imanes permanentes que contienen tierras raras como neodimio y disprosio; aunque hay modelos que funcionan con cantidades significativas de cobre.

Debido al gran tamaño de los aerogeneradores, su construcción implicará el aumento de la demanda de cobre, aluminio, zinc, molibdeno, tierras raras, acero y concreto. Además, algunas turbinas usan varias tierras raras, como el neodimio, el disprosio, entre otros; pero su cantidad depende del precio de las tierras raras, la eficiencia, y el avance de nuevas tecnologías. Y, a mayor capacidad de producir energía más cantidad de materiales necesitarán (Datos Crucial 14 y 15).

1.3.4 Energía geotérmica

Este tipo de energía genera electricidad aprovechando la energía térmica que se encuentra debajo de la superficie terrestre, mediante líquido, vapor atrapado o rocas. La geotermia requiere transportar depósitos de vapor y agua caliente, por lo que requiere grandes cantidades de acero de buena calidad.

El níquel y el hierro son cruciales para el acero usado en la geotermia. Además, el titanio, cromo, manganeso, cobre y molibdeno son de los principales minerales usados en este tipo de energía (Dato Crucial 17).

1.3.5 Almacenamiento de energía

El incremento de las energías renovables requerirá aumentar los minerales y tecnologías necesarios para almacenar energía. La tecnología de almacenamiento permite guardar energía en el momento en que se produce para liberarla cuando se requiera. Debido a que algunas energías renovables, como la solar fotovoltaica y la eólica son intermitentes, el aumento de la producción de este tipo de energías aumentará exponencialmente la demanda de tecnología de almacenamiento energético (Dato Crucial 18).

Los sistemas de almacenamiento pueden agregar valor a la cadena de suministro, y se clasifican de acuerdo con su capacidad. Hay sistemas de gran escala, en el rango de los gigawatss (GW); los de almacenamiento en redes y activos de generación donde se trabaja en escalas de megawatss (MW), y el nivel doméstico con escalas de kilowatss (kW).

Existen diversas formas de almacenar energía, pero este texto solo aborda el almacenamiento en baterías. Hay varios tipos de baterías, de plomo-ácido, de ion de litio, de níquel-cadmio, entre otras. Las proyecciones indican que para 2030 el costo de las baterías de litio se reducirá, y en 2040 los autos eléctricos dominaran el mercado de vehículos. Por tanto, se prevé que aumente la demanda de los minerales usados en las baterías de iones de litio, como el cobalto, manganeso y el propio litio.

Las primeras etapas de los autos eléctricos estuvieron dominadas por las pilas de plomo-ácido; pero están siendo reemplazadas por las baterías de iones de litio cuyo peso es menor, y pueden guardar más energía. De hecho, las baterías de iones de litio dominan el almacenaje de energía estacionaria, y las baterías de flujo son la tecnología emergente. Se espera que el almacenamiento de energía aumente la demanda de grafito, níquel, cobalto, litio, entre otros minerales (Dato Crucial 19).

Para los autos eléctricos hay dos tipos de motores. Un tipo es de bobinas con hilos de cobre, y el otro con imanes permanentes que usan tierras raras como el neodimio (Dato Crucial 20).

1.4 Pico de Hubbert para los minerales

El modelo de Hubbert es una curva que modela la vida útil de un mineral. El modelo toma en cuenta la demanda y escasez del mineral seleccionado, y aporta una fecha en la que el recurso llegará a su punto máximo de producción para después comenzar su descenso. En 2022 algunos minerales como el amonio y el oro ya están en su fase de descenso, de hecho, son pocos los minerales que tendrán recursos para los próximos 100 años (Dato Crucial 21). En el futuro la extracción de minerales tendrá distintos niveles de escasez en el mercado; en consecuencia, habrá conflictos socioecológicos para obtenerlos y usarlos.

El modelo de Hubber tiene dos usos. Normalmente se utiliza para obtener más beneficios económicos incrementando el valor de los recursos con base en las proyecciones de la disponibilidad del mineral y la demanda de éste. El otro uso no corresponde a una lógica de la ganancia económica, sino que busca transformar el modelo de producción energética identificando el límite de uso necesario del recurso para satisfacer de forma equitativa la demanda de toda la población. Este último escenario implica entender los límites de los recursos como un asunto de discusión democrática y socioecológica; donde se invita a pensar en estructuras sociales en las que la medianía y la solidaridad sustituyan los valores de la competencia, la escasez y la voracidad.

1.5 Reciclaje de minerales

El reciclaje se ha propuesto como mecanismo que puede ayudar ante el declive de los minerales, disminuyendo la extracción de éstos; pero actualmente este tipo de recursos tienen bajas tasas de recolección y de reciclaje. En realidad, el reciclaje solamente podrá ayudar con una mínima parte de la demanda de los minerales usados en tecnologías renovables. El problema es que es muy poco probable que se logre una economía circular en la que la mayor parte del material se recicle.

Uno de los problemas para el reciclaje es que, en algunos casos, como el litio de las baterías, cuesta más reciclar que explotar y extraer el mineral. En consecuencia, hay pocos incentivos para fomentar el reciclaje. Es probable que con el aumento de la producción de baterías de litio el precio del litio reciclado baje; pero, aun así, el litio reciclado no logrará satisfacer la enorme demanda de este mineral (Dato Crucial 22).

El problema se hace más grande si se considera que la producción de autos eléctricos genera más emisiones GEI que la producción de un auto de gasolina; además de que la red eléctrica aún depende del uso de combustibles fósiles.

La economía funciona con un crecimiento continuo; por lo que reciclar la cantidad necesaria para crear un modelo circular es imposible. Además, cualquier proceso de producción no puede utilizar todo lo que recicla; además, la energía usada, y recursos como el agua no pueden recuperarse, y siempre se necesitarán zonas de sacrificio donde se arrojen los desperdicios del mundo.