Crisi mundial del coure: tenim alternatives? Crisi mundial del coure: tenim alternatives?
Camp de Túria - Notícies -
Sant Antoni, L'Eliana, Bétera, Riba-roja, Pobla de Vallbona, Serra, Benissanó, Olocau, Llíria, Gàtova, Nàquera, Vilamarxant......

Seccions del Crònica

Pots buscar açí en el diari

Crisi mundial del coure: tenim alternatives?

Recreació 3D de nanotubos de carboni, una de les alternatives més prometedores al coure. NEW-LIGHT-VISUALS/Shutterstock

Sabia que un vehicle elèctric modern conté, en mitjana, 80 kg de coure? O que un avió pot arribar a tindre 7,5 tones d'este metall, i un aerogenerador marí fins a 24 tones?

En la transició energètica cap a un futur més sostenible, el coure és un material essencial. La Agència Internacional de l'Energia (AIE) assenyala que estem deixant arrere els combustibles fòssils i entrant en una nova “era de l'electrificació”. Es preveu que, abans de 2030, la mitat de la demanda mundial d'electricitat provinga de fonts de baixes emissions.

Però sorgix una pregunta crítica: tenim suficients matèries primeres, com el coure, per a realitzar esta transició?

Un material amb més de 10 000 anys d'ús

Denominat hui dia com el “metall de l'electrificació”, els humans han estat utilitzant el coure des del 8 000 a. e. c.

Altament conductor, mal·leable, resistent a la corrosió i fàcil de modelar, el coure té propietats que l'han fet inestimable des del seu ús en les primeres ferramentes fins i tot en aplicacions industrials, domèstiques i tecnològiques modernes.

Fins i tot en el segle XXI, és l'únic mineral crític present en totes les tecnologies energètiques netes més importants: vehicles elèctrics, energia solar fotovoltaica i eòlica, xarxes elèctriques, etc.

En els vehicles elèctrics, el coure és present en el col·lector de corrent de l'ànode de les bateries d'ió liti, el cablejat de les bateries o en alguns dels components clau dels motors.

L'augment de la demanda del coure refinat creixerà de les quasi 26 milions de tones (Mt) en 2023 fins a aconseguir al voltant de 40 Mt en 2040 en l'escenari de zero emissions netes (NZE per les seues sigles en anglés).

Això es deu principalment al ràpid desplegament dels vehicles elèctrics, juntament amb el creixement de les energies renovables i una important expansió de les xarxes elèctriques. A més, el coure és crític per al desenrotllament de les tecnologies digitals que s'estan implantant a un ritme vertiginós de llarg a llarg de tot el planeta.

La tecnologia basada en la intel·ligència artificial processa grans volums de dades i executa càlculs complexos, la qual cosa exigix ordenadors més potents i ràpids, amb un consum energètic considerablement major.

Com el coure és un material clau en estos dispositius per la seua excel·lent conductivitat i capacitat de dissipació tèrmica, este increment en el consum energètic impulsarà la seua demanda en centres de dades, que s'espera siga fins a sis vegades major per a 2050. Per tant, la seguretat del subministrament de coure és primordial per a realitzar la doble transició verda i digital que ha impulsat Europa.

Dèficit de subministrament

Malgrat la seua importància, l'anàlisi de l'AIE indica un possible dèficit de subministrament primari de coure a partir de 2025. Fins i tot considerant el creixement esperat per al subministrament secundari (ús de residus), este dèficit podria arribar a les 4,5 Mt (20 %) per a satisfer la demanda en l'escenari de zero emissions netes en 2030.

I estos dèficits continuaran augmentant. Per a 2040 serà necessari duplicar el subministrament de coure respecte al nivell actual per a complir amb l'acord de París de no aconseguir 1,5⁰ C d'augment de la temperatura en 2050.

D'altra banda, el preu del coure es veurà fortament afectat per estes circumstàncies. De fet, el cost per tona ja ha passat del rang dels 2 000 euros en 1990 als 10 000 a partir de 2020.

Les alternatives al coure com a material conductor

Existixen materials alternatius que podrien alleujar la pressió sobre el coure. Entre ells, l'alumini és l'opció més estudiada. Encara que té només el 60 % de la conductivitat del coure, la seua abundància i baixa densitat el fan un conductor atractiu, especialment per a cables de transmissió, i cada vegada més en vehicles elèctrics i turbines eòliques. En aplicacions on el pes és un factor important, com en el sector automotriu i aeroespacial, l'alumini ja està substituint al coure en gran manera.

No obstant això, hi ha aplicacions en les quals el coure no pot substituir-se, com els col·lectors de corrent d'ànodes de bateries, pel fet que a baixos potencials es genera l'aliatge del liti amb l'alumini.

D'altra banda, en les xarxes elèctriques, la menor conductivitat elèctrica de l'alumini exigix cables més gruixuts i, per tant, de major pes, la qual cosa unit a les seues inferiors propietats tèrmiques i mecàniques exigix un major manteniment.

I finalment, però no menys important, cal assenyalar que la transformació de l'alumini és quasi cinc vegades més intensiva en energia que la del coure.

Els aliatges avançats com les del-Cu (alumini-cobre), Cu-Al (cobre-alumini) o Au-Cu (or-cobre) també podrien ser solucions tecnològiques per a aplicacions específiques.

Els aliatges del-Cu tenen una major resistència mecànica que l'alumini pur i bona resistència a la corrosió. No obstant això, la seua conductivitat elèctrica també és significativament menor (~40-50 % la del coure), per la qual cosa són utilitzades principalment en aplicacions estructurals i aeroespacials on es prioritza la resistència mecànica sobre la conductivitat elèctrica.

D'altra banda, els aliatges de Cu-Al compten amb una excel·lent resistència a la corrosió, especialment en ambients marins, i una major resistència al desgast que el coure pur. Però de nou, la menor conductivitat elèctrica, només un 30-40 % comparada amb el coure pur, fa que el seu ús en conductors elèctrics es limite a aplicacions molt específiques

Els nanotubos de carboni com a solució

En este context, un dels materials més prometedors són els nanotubos de carboni (CNT).

Els avanços en la nanotecnologia i la fabricació avançada estan fent possible que els cables de CNT es presenten com una alternativa molt interessant i viable a l'escassetat del coure.

Actualment, s'ha aconseguit fabricar cables continus de CNT de quilòmetres de longitud amb una combinació de propietats excepcionals (conductivitat superior a la del coure i millor resistència tèrmica i mecànica), ideal per a les exigències de la transició energètica.

Estos materials poden ser usats en la transmissió d'energia de llarg abast, contactes elèctrics, cables d'alta resistència, cables ultralleugers, bobines de components de motors elèctrics, etc.

Podrien usar-se cables de nanotubos de carboni en aplicacions del cotxe elèctric.

A més, com a subproducte del procés de fabricació d'estos cables es genera hidrogen, que pot ser arreplegat i utilitzat com a font d'energia neta.

Els càlculs indiquen que es pot obtindre hidrogen a partir de la divisió directa de gas natural (metà) utilitzant huit vegades menys energia renovable que l'hidrogen “verd” obtingut per electròlisi de l'aigua.

Des del punt de vista de la seua final de cicle de vida, estos materials són completament reciclables, amb una pèrdua mínima de propietats en les fibres fabricades a partir dels CNT reciclats.

Encara que semble una paradoxa, la fabricació de materials conductors a base de nanotubos de carboni oferix una solució innovadora per a descarbonizar l'economia, utilitzant carboni, com el gas natural, per a generar hidrogen de manera eficient.

Esta tecnologia no sols permet utilitzar els recursos fòssils de manera més eficaç, sinó que oferix una alternativa per a aprofitar-los de manera sostenible, contribuint a un futur més verd i menys dependent de la crema de combustibles.The Conversation

Miguel Ángel Rodiel, Director de Tecnologia, IMDEA MATERIALS i Juan José Vilatela, Investigador Principal, IMDEA MATERIALS

Este article va ser publicat originalment en The Conversation. Llija el original.

Crónica CT
* ho pots llegir perquè som Creative Commons
Publicat per Àgora CT. Col·lectiu Cultural sense ànim de lucre per a promoure idees progressistes Pots deixar un comentari: Manifestant la teua opinió, sense censura, però cuida la forma en què tractes a les persones. Procura evitar el nom anònim perque no facilita el debat, ni la comunicació. Escriure el comentari vol dir aceptar les normes. Gràcies

Cap comentari :

BlueSky Mastodon NotaLegal