Eléctricos: Las materias primas ponen en peligro su expansión

Cobalto, níquel o litio se usan en la fabricación de baterías. Son algunos materiales críticos por la concentración de la producción o porque sus prestaciones les hacen insustituibles

En 2040, un 15% de los coches serán eléctricos según recientes estimaciones de la Agencia Internacional de la Energía, eso supone que habrá circulando unos 300 millones de estos vehículos. En 2025 serán ya 50 millones, mientras que en 2016 eran sólo dos. El boom del eléctrico hace plantearse a muchos analistas si habrá suficiente litio, cobalto o níquel para una rápida multiplicación en la producción de baterías. El precio de algunas de estas materias como el cobalto, que se extrae fundamentalmente en la República Democrática del Congo, ya han subido un 190% en sólo 18 meses, según publicaba recientemente «The Financial Times». Y el litio, la nueva gasolina como se le ha bautizado, sigue el mismo camino; su precio ha crecido tres veces más en 10 meses, según la compañía Bloomberg.

Otro especialista en datos, la empresa Benchmark Mineral Intelligence, predice que la industria necesitará 30.000 toneladas adicionales de cobalto y 81.000 toneladas de litio por año para satisfacer la demanda para el 2021. Todas estas previsiones están empujando a las empresas mineras a aumentar sus explotaciones (lo cual puede representar problemas medioambientales); a los fabricantes a asegurarse de que cubrirán la creciente demanda; a los recicladores a una carrera por la recuperación, y a la investigación a buscar alternativas para disminuir el uso de materia prima o su sustitución por otras más habituales. Todo esto, mientras los gobiernos incentivan la compra de vehículos.

«La Comisión Europea recoge periódicamente cuáles son las materias primas críticas para la UE. La lista incluye los metales tecnológicos, que se usan en los coches eléctricos y en otros sectores como el de defensa y aeronáutico, y que reúnen cuatro características: prestaciones únicas, poco nivel de producción, bajo nivel de reciclado y dependencia muchas veces de otros metales para hacer compuestos», explica María Eugenia Anta, directora de Tutela de Producto, Internacionalización y Comercio de la Federación Empresarial de la Industria Química Española.

En el caso de elementos que utilizan las baterías de los eléctricos la lista incluye las tierras raras, el titanio, el platino o el cobalto. «China es el mayor suministrador de estas materias, de él depende el 70% de las exportaciones mundiales. Brasil, EE UU, Rusia o Sudáfrica cierran el círculo. El riesgo de concentración de la producción está asociado en muchos casos a la escasa posibilidad de sustitución y el poco nivel de reciclaje», reza el último estudio de la Comisión. Con ciertos elementos como las tierras raras «corremos el riesgo de que China decida cubrir su demanda interna con su stock y dejen de exportar. La dependencia de la industria europea y española del suministro de materias primas es cada vez mayor. Por otra parte, en los últimos años se ha producido un importante incremento del precio de muchas materias fundamentales para la industria. En el caso del litio, éste no es escaso (disponemos en Europa), pero su limitación viene dada por la capacidad de las empresas que lo procesan para que se pueda utilizar en aplicaciones de altas tecnologías, mediante sus compuestos. Por ello, en la gráfica de la web de la Comisión de riesgo de suministro/importancia está rozando los límites», matiza Anta. Bloomberg habla de reservas de litio para 185 años, pero también alerta de que la demanda ya supera la oferta mientras se planifican nuevas minas y explotaciones para obtenerlo.

Prescindir del metal

«El litio supone un 5% del material total de una batería. No creo que vaya a haber un problema con las reservas. Siempre que una tecnología comienza a despuntar, ciertos lobbies generan alarmas», opina Arturo Pérez de Lucía, director gerente de Asociación Empresarial para el Desarrollo e Impulso del Vehículo Eléctrico.

La duda no sólo tiene que ver con la cantidad de coches eléctricos, sino también con los modelos. Ciertos fabricantes de alta gama prometen vehículos más potentes, que necesitarán baterías grandes y que usarán, por tanto, más materiales y energía para moverlos. ¿Significa eso que habría que limitar la autonomía de los eléctricos, cuando ya se habla de que éste es precisamente el handicap para su despliegue en carretera? Para Germá García-Belmonte, investigador del Instituto de Materiales Avanzados de la Universidad Jaume I, «todo dependerá del desarrollo del sector. El suministro de materias primas puede suponer un problema». «El precio del cobalto y el litio está subiendo y si no sube más es porque no se está desarrollando tanto el mercado de los eléctricos. Mi impresión es que con baterías de ion-litio no se llegará a demasiada expansión. Los elementos conocidos son 110 pero su abundancia no es la misma para todos, depende de la estabilidad del núcleo. Ya se están buscando alternativas al litio, pero hay dos problemas. El primero que el litio ya está comercializado y, segundo, que es muy ligero. Con poco peso almacena mucha energía y para poca potencia es insustituible; algo fundamental cuando se habla de movilidad», explica Hermenegildo García, catedrático de Química Orgánica de la Universidad Politécnica de Valencia. Pero por otro lado, «la limitación del ion-litio es que no puede acumular mucha más energía de la actual. El punto clave es la densidad de energía, que ahora mismo es de 200 vatios por hora por kg de peso. Los grandes proyectos americanos pretenden aumentar esta densidad a 350 vatios en cinco años, 500 a lo sumo. Es por el propio tipo de reacción que tiene el litio. El mercado puede llegar a estos volúmenes de ventas, pero ¿quién va a comprarse un coche con una autonomía de poco más de 100 km y sin infraestructura de recarga?», puntualiza García-Belmonte.

Para resolver estos problemas, grupos de investigación en todo el mundo buscan alternativas para ganar autonomía y ser eficientes, haciéndose lo más independientes posibles de los metales. Soluciones, que a día de hoy, no son comerciales. Una idea es sustituir el litio por sodio y el cobalto por azufre, pero el problema es que el sodio pesa tres veces más que el litio. «Otra solución muy atractiva a nivel teórico es la de litio-aire. Las baterías, por hacer un símil, son parecidas a una central hidroeléctrica. El ánodo, en este caso el litio, está arriba y es el que suelta el agua (reacciona por oxidación y libera electrones). Abajo está el cátodo y éste podría ser oxígeno; no tendría ni que estar en la batería lo que la haría muy ligera. El problema práctico es que el oxígeno en forma de gas atrapa los electrones que caen e inmediatamente pasa a estado sólido. Si quieres cargar las baterías, el oxígeno tiene que transformarse de nuevo a gas y eso requiere de un catalizador capaz de lograr esto a velocidad suficiente; algo que no está desarrollado», dice García. Otra posibilidad es almacenar las cargas en formas de carbono, como el grafeno. De hecho este material ya se usa como aditivo; la clave es que vayan sustituyendo a los metales. Otra alternativa es seguir con modelos de combustión que usen CO2 atmosférico o hidrógeno.

Bajo sospecha

El boom de los eléctricos levanta sospechas, para algunos sólo en el lobby al que no le interesa que se desarrollen, para otros es el momento de vigilar para no cambiar una tecnología por otra y seguir teniendo los mismos problemas de emisiones. Un vehículo eléctrico implica menos emisiones de CO2 que cualquier vehículo de combustión durante todo su ciclo de vida, independientemente del mix energético con que se recargue, según un estudio de Transport and Environment. «El transporte es el único sector en Europa en el que crecen las emisiones. Por definición, el eléctrico no tiene emisiones en el tubo, lo cual ya es bueno para reducir la contaminación en los centros habitados. Sin embargo, hay que vigilar para no trasladar la misma contaminación a los centros de producción eléctrica y tener cuidado con los procesos. Pedimos a los fabricantes y a los gobiernos que comiencen a certificarlos para garantizar que la producción sea sostenible», opina Nico Muzi, portavoz de la ONG.

Los expertos consultados no creen que una única tecnología solucione los problemas, además de que mucho dependerá del mix de producción eléctrica y de que el coche individual deje paso a la movilidad compartida. «También puedes tener un coche de combustión de 1.000 km de autonomía, pero no tiene sentido. En viajes largos es recomendable parar, y ahí se puede aprovechar para cargar el eléctrico, pero para eso es necesario desarrollar la red de puntos de recarga», concluye Pérez de Lucía.