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Cambio climático y límites de los minerales. Alicia Valero

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Cambio climático y límites de los minerales. Alicia Valero
Curso de Posgrado de Cambio climático
junio/julio 2015
Ecologistas en Acción/Flacso/Usal

Published in: Environment
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Cambio climático y límites de los minerales. Alicia Valero

  1. 1. LÍMITES DE LOS MINERALES EN LA NUEVA ERA DE LA “ECONOMÍA VERDE” Alicia Valero Delgado 26/06/2015 Curso de postgrado FLACSO sobre Cambio climático
  2. 2. El acoplamiento Energía-Materiales-Medio Ambiente • El 87% de la energía comercial del mundo se basa en los combustibles fósiles (BP, 2014) • Desde 1970 las emisiones de CO2 han aumentado un 1,7% annual. Hoy 400ppm aprox.
  3. 3. Escenario 450 de la Agencia Internacional Energía Para que el planeta “solo” se caliente 2ºC es necesario reducir al menos a 450 ppm de CO2 –eq. ¿Qué tendremos que hacer?
  4. 4. La Tercera Revolución Industrial Jeremy Rifkin y María Graça Carvalho: “Todas las decisiones económicas y políticas, que se adopten en el transcurso del próximo medio siglo, se verán condicionadas y supeditadas al coste creciente de la energía procedente de los combustibles fósiles y al deterioro paulatino del clima y la ecología terrestre” “Los tres pilares fundamentales, son las energía renovables, la tecnología de almacenamiento y las redes eléctricas inteligentes. Las TIC´s y las EERR y EE están convergiendo hacia Un nuevo mundo descarbonizado y descentralizado
  5. 5. Prospectiva, riesgos ocultos y necesidades de I+D en Energías Renovables • El porcentaje de energías renovables a nivel mundial, excluyendo la gran hidráulica, apenas supera el 2%. Es urgente desarrollarlas si queremos un mundo con bajo CO2. • La integración de renovables, el almacenamiento de energía, junto con las nuevas tecnologías TIC, abren la puerta a sistemas más eficientes y menos costosos. • Pero esas tecnologías no están exentas de impacto ambiental. • La demanda de materiales escasos y con un coste ambiental elevado son un riesgo oculto que debe ser puesto de manifiesto.
  6. 6. Economía Verde o economía multicolor? • Tecnologías IC  PGM, Au, Sn, Nb, Ta • Biomasa P • EólicaImanes permanentes Nd, Dy, Pr, Sm y Co • Fotovoltaica  In, Te, Ga, Ge, As, Gd • Lámparas de bajo consumo y pantallas : Y, Eu, Tb, In,Sn • Baterías  Ni, Mn, Co, Cd, La, Ce, Li • Turbinas de altas prestaciones  Co, Nb, V, Re • Automóviles eléctricos  La, Imanes permanentes, • SOFC H2  Pt, Pd • Catalizadores  Pt, La, Ce • Ce para pulir discos duros. • Nuclear  In, Hf, Re, Zr, U
  7. 7. Estamos utilizando casi toda la tabla periódica
  8. 8. El consumo de metales está creciendo exponencialmente
  9. 9. Consumo exponencial de recursos minerales Source: A. Valero and A. Valero (2014) . Thanatia: the Destiny of the Earth’s mineral resources. World Scientific Publishing
  10. 10. 0 325 650 975 1,300 1,625 1,950 2,275 2,600 0 5 10 15 20 25 30 35 40 1840 1855 1870 1885 1900 1915 1930 1945 1960 1975 1990 2005 OreGrade(Ag) OreGrades(Cu,Pb,Zn,Au,Ni,U,Diamonds) Copper (%Cu) Gold (g/t) Lead (%Pb) Zinc (%Zn) Uranium (kg/t U3O8) Nickel (%Ni) Diamonds (carats/t) Silver (g/t) (kg/t U3O8) (Ag, 1884 - 3,506 g/t) Las leyes minerales están decreciendo exponencialmente Reducción de la ley mineral de las principales minerales extraídos en Australia Fuente: Mudd, G. The Ultimate Sustainability of Mining – Linking Key Mega-Trends with 21st Century Challenges Sustainable mining conference, 2010
  11. 11. Energías renovables. Biomasa – Una persona consume 7667.5 kg de fósforo/vida – Reservas mundiales Sáhara Occidental: 35.5% !! China: 23.7%! Jordania: 9.8% y Sudáfrica: 9.8%
  12. 12. Energías renovables. Fotovoltáica – Hoy es solo 0.1% mundial pero en 2050 11%. IEA – Paridad de red 1€/kWp – Tecnologías capa fina CdTe, CuInSe2,CuGaSe2, CIGS – 1 GW de CIGS necesita 25–50 tm de In (DOE 2012) Geological 94% Economi 56% Technical 82%Political 59% Ecological 79% Indium critical
  13. 13. Energías renovables. Eólica – Imanes permanentes Nd2Fe14B con 4% Dy – 171 kg Nd/MW aprox. Un aerogenerador de 5MW, 2tm – China suministra el 97% tierras raras del mundo – En diez años, los precios de Nd (x40) y Dy (x61) – La demanda mundial excedió a la oferta a fin de 2011 – 10-15 t de Cu/MW (Eo marina) – 2.7 t de Cu/MW (Eo terrestre))
  14. 14. El teléfono móvil como conjunción de la tecnología de comunicaciones e informática • Teléfono Móvil – 9 mg Pd – 24 mg Au – 250 mg Ag – 9 g Cu – 3.5 g Co (baterías) – Ta (condensadores) – In y Sn (pantallas TFT)
  15. 15. Vehiculos Híbridos y Eléctricos – Flota actual 600 millones de vehículos ligeros – Imanes permanentes en 14 equipos , >1kg de Nd (+ Pr y Dy) – Baterías NiMH, 10-15 kg La y Ce (+ Ni, Co y Mn) – Pantalla LCD: Y, Eu,Tb. Cristales tintados: Ce – "the biggest user of rare earths of any object in the world"
  16. 16. Vehiculos Híbridos y Eléctricos • Baterías de Litio : Salar de Atacama (Chile), Salar de Uyuni (Bolivia)
  17. 17. Materiales críticos para la UE Source: EC (2014). Critical Raw materials for the EU 17
  18. 18. … Pero muy poco se recicla Source: Graedel et al. (2011) What Do We Know About Metal Recycling Rates? Journal of Industrial Ecology, 15, 355-366
  19. 19. • Las tasas de reciclado están aumentando. Pero la demanda aumenta a una tasa incluso superior! • El reciclaje no es suficiente El caso del aluminio 19 Source: Gerber (2007): Strategy towards the red list from a business perspective From availability to accessibility - insights into the results of an expert workshop on ``mineral raw material scarcity'' Un 2% de aumento en la demanda anual implica duplicar la extracción cada 35 años =extracción histórica
  20. 20. La producción de combustibles fósiles sigue curvas tipo campana (Hubbert 1956). Se aplica satisfactoriamente a minerales cuyo factor de concentración no es importante (comb. Fósiles). Se puede ajustar a otros minerales en términos exergéticos exergía -> depende de la concentración y composición Q=recursos disponibles P=extracción de minerales PICO DE HUBBERT¿Cuándo alcanzaremos el pico de producción de los minerales?
  21. 21. 21 Minerales energéticos. El pico de Hubbert Considerando reservas probadas Carbón: 2060; otros estudios: EWG 2007 (2025). Gas natural: 2023; Otros estudios: Bentley (2020). Petróleo: 2008; otros estudios: Hatfield (1997), Kerr (1998) o Campbell and Laherrere (1998) Fuente: Alicia Valero, Antonio Valero. Physical geonomics: Combining the exergy and Hubbert peak analysis for predicting mineral resources depletion. Resources, conservation and recycling 54 - 12,pp. 1074 - 1083.2010 Values in Mtoe PICO DE HUBBERT
  22. 22. 22 Minerales no energéticos. El pico de Hubbert Considerando las reservas base Fe: 2068 Al: 2057 Cu: 2024 Fuente: Alicia Valero, Antonio Valero. Physical geonomics: Combining the exergy and Hubbert peak analysis for predicting mineral resources depletion. Resources, conservation and recycling 54 - 12,pp. 1074 - 1083.2010 Values in ktoe PICO DE HUBBERT
  23. 23. Cuenta atrás exergética Coal - 2059 Oil - 2012 Natural gas - 2024 Iron - 2040 0 500,000 1,000,000 1,500,000 2,000,000 2,500,000 3,000,000 3,500,000 4,000,000 4,500,000 5,000,000 1890 1940 1990 2040 2090 2140 2190 B*, ktoe Year Restof minerals Potassium - 2072 Aluminium - 2050 Source: A. Valero and A. Valero (2014) . Thanatia: the Destiny of the Earth’s mineral resources. World Scientific Publishing Reserves
  24. 24. 0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000 1890 1940 1990 2040 2090 2140 2190 2240 2290 B*, ktoe Year Copper - 2068 Cobalt - 2073 Gold (R.B.) - 2001 Tantalum (R.B.) - 2046 Nickel sulph. 2033 Zirconium - 2006 Zinc - 2062 Source: A. Valero and A. Valero (2014) . Thanatia: the Destiny of the Earth’s mineral resources. World Scientific Publishing World resources Cuenta atrás exergética
  25. 25. Empirical Data Reserves Peak $R^2$ W.R. Peak $R^2$ Observed Peak Mercury 1960 0.56 1965 0.18 1971 Tin 1979 0.53 1986 0.63 2007 Silver 1995 0.44 1999 0.52 - Gold 1994 0.65 2001 0.74 2001 Antimony 1998 0.56 2006 0.64 - Zirconium 2003 0.89 2006 0.89 - Oil 2012 0.97 2027 0.97 2008 (2011) Lithium 2015 0.86 2033 0.89 - Nickel laterites 2017 0.98 2033 0.98 - Nickel sulphides 2017 0.98 2033 0.98 - Wolfram 2007 0.89 2036 0.87 - Molybdenum 2018 0.95 2040 0.95 2004 Bismuth 2015 0.87 2042 0.86 - Tantalum 2034 0.85 2046 0.85 - Rhenium 2022 0.95 2054 0.94 - Uranium 2033 0.72 2061 0.70 2006 Zinc 1999 0.92 2062 0.98 - Copper 2012 0.95 2068 0.98 - Natural gas 2024 1.00 2069 1.00 - Ti-rutile 2028 0.89 2069 0.86 - Cobalt 2042 0.87 2073 0.88 - Cadmium 1996 0.98 2076 0.90 - Phosphate rock 2031 0.92 2080 0.89 - REE 2092 0.98 2104 0.98 - Ti-ilmenite 2040 0.96 2082 0.96 - Beryllium 2082 0.40 - Aluminium 2050 0.98 2088 0.98 - Lead 1989 0.82 2110 0.82 - Iron 2040 0.91 2115 0.92 - Manganese 2007 0.87 2119 0.81 - Vanadium 2067 0.83 2129 0.83 - Chromium 2015 0.96 2149 0.97 - Coal 2059 0.95 2159 0.95 - Arsenic 1971 0.29 2159 0.31 - Potassium 2072 0.91 2272 0.88 - Theoretical Data El pico de los recursos podría aparecer antes de que termine el s. XXI! Source: A. Valero and A. Valero (2014) . Thanatia: the Destiny of the Earth’s mineral resources. World Scientific Publishing Considerar recursos en vez de reservas desplaza el pico en 50 años de media
  26. 26. 26 DE LA TUMBA A LA CUNA 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 Exergy bonus Exergy bonus with recycling Fossil fuels Mtoe 5,308 Mtoe Aluminium Potash Coal Iron Natural gas Oil Aluminium Iron Potash 3,811 Mtoe 10,899 Mtoe Mineral smelting and refining 1,336 Mtoe Mineral mining andconc. 138 Mtoe ¿Cuánto supone anualmente la pérdida de capital mineral de la Tierra?
  27. 27. Mining and concentration 1% Smelting and refining 6% Coal 26% Oil 25%Natural gas 18% Non-fuel minerals 33% DE LA TUMBA A LA CUNA ¿Cuánto supone anualmente la pérdida de capital mineral de la Tierra?
  28. 28. ¿Venderíais las torres de la Almudena al precio del ladrillo? El PIB y otros indicadores económicos no tienen en cuenta el hecho de que las futuras generaciones ya no tendrán disponible esos “monumentos” creados por la naturaleza que son los recursos. ¿Cuánto supone anualmente la pérdida de capital mineral de la Tierra?
  29. 29. • Impactos ambientales  Aire  Agua  Relieve y paisaje  Biodiversidad  Cambio climático  Residuos/Reservas/Energía – Impactos sobre la población PROBLEMAS asociados a la minería. 10 LUGARES MÁS CONTAMINADOS DEL MUNDO (2000) 1. Chernobil (Ucrania) 2. Dzerzhinsk (Rusia) 3. Haina (República Dominicana) 4. Kabwe (Zambia) 5. La Oroya (Perú) 6. Linfen (China) 7. Mailuu-Suu (Kirziguistán) 8. Norilsk (Rusia) 9. Ranipet (India) 10. Rudnaya Pristan (Rusia)
  30. 30. Sumario  El agotamiento de los minerales nunca ha sido tomado en cuenta y es un coste real de las nuevas tecnologías.  No hay un problema de escasez a corto plazo, sino un impacto creciente de sus costes energéticos, medioambientales y sociales que no puede ser olvidado. Estos impactos nos conducirán a costes futuros muy elevados que pueden conducirnos a colapsos globales.  El acoplamiento Energía-Materiales-Medio Ambiente está en todos los minerales, no solo en los combustibles fósiles.  Tanto los combustibles fósiles como las energías renovables dependen de los minerales, y el uso de unos por otros no resolverá los problemas de su extracción: escasez futura, sociales y medioambientales Conclusiones
  31. 31. Sumario Necesitamos tener un sentido de CONSERVACIÓN de los minerales finitos del planeta, que constituyen menos del 0.01% de la corteza terrestre. Necesitamos EFICIENCIA Y SUFICIENCIA. Conclusiones
  32. 32. Sumario  Necesitamos TECNOLOGÍA Y ÉTICA.  La ética se refleja en la asunción de los LÍMITES PLANETARIOS Y LA GESTIÓN EFICIENTE de nuestros recursos escasos y de sus impactos crecientes.  La I+D+i es insuficente hoy y no está dirigida hacia las auténticas necesidades planetarias  LA QUÍMICA DE LOS NUEVOS MATERIALES Y DEL RECICLADO SERÁ FUNDAMENTAL Conclusiones
  33. 33. Las edades del hombre Rare Material intensity Years 10000 BC 3300 BC 1300 BC 1500 AC 1900 1940 1950 2xxx (?) Stone Age Bronze Age Iron Age Coal Age Oil Age Nuclear Age Stone Age Periodi c Table Age
  34. 34. Muchas gracias por vuestra atención “The Stone Age did not end for lack of stone, and the Oil Age will end long before the world runs out of oil”. Zaki Yamani “The Stone Age did not end for lack of stone, but the Man´s Age could end as well in the Stone Age”. AVC

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