Ago 10, 2023
El Taladro Azul
Transición energética, así se bate el cobre
Por M. Juan Szabo y Luis Pacheco
Cada vez que activamos el interruptor para mágicamente desplazar la oscuridad, encender la lavadora u oír música, sin mencionar activar la máquina de Rayos X, el espectrógrafo o cargar el ubicuo teléfono celular, estamos siendo beneficiados por el flujo de electrones a lo largo del cable conductor que nos conecta con una de las mayores maravillas de la modernidad: la electricidad. Todo eso es hecho posibles gracias, entre otras razones, a un modesto y callado pero indispensable protagonista: el cobre, del cual están hechos la mayoría de los cables que conducen la electricidad.
El uso extendido del cobre por las sociedades de la antigüedad parece originarse en el período Neolítico. El brillante metal de color marrón rojizo se empleaba en joyería, herramientas, escultura, campanas, vasijas, y máscaras mortuorias, entre otras cosas. Su importancia en el desarrollo humano le dio su nombre a la Edad del Cobre, hoy en día mejor conocida como el Calcolítico.
En muchas regiones del mundo antiguo, el cobre era fácilmente encontrado en su forma metálica, aunque en cantidades relativamente pequeñas. Este metal fue empleado por primera vez en los Balcanes, el Medio Oriente y el Cercano Oriente entre el 8000 y el 3000 a.C. Con el tiempo, Egipto y Europa también adoptaron esta práctica y comenzaron a crear sus propios artefactos de cobre. Debido a su suavidad y maleabilidad, el cobre resultaba un material ideal para la elaboración de lujosos bienes decorativos.
El cobre se hizo todavía más útil al mezclarlo con otros materiales o metales para fabricar una aleación de resistencia superior. Así, surge el latón, un material más fácil de fundir, que se formaba con cobre y cinc. Y el bronce, que se fabricaba al unir cobre con arsénico, antimonio o estaño. El desarrollo del bronce fue un hito importante en la historia de la humanidad, ya que permitió la creación de herramientas y armas más duraderas y versátiles que las hechas de piedra u otros materiales.
La Edad del Bronce (3300 a 1200 a.C.), caracterizada por el uso generalizado del novedoso metal, revolucionó las sociedades humanas y sentó las bases para nuevos avances tecnológicos en la metalurgia y la civilización en general. No es difícil imaginar al legendario Aquiles a las puertas de Troya portando su armadura y espada de bronce, que, según Homero en la Ilíada, fue manufacturada a petición de su madre, la diosa Tetis, por el dios del fuego, Hefesto.
Con el inicio de la Revolución Industrial en el siglo XVIII, el cobre se convirtió en parte integral del desarrollo de la infraestructura moderna, el transporte y los sistemas de comunicación. La maleabilidad y la resistencia a la corrosión del cobre también lo convirtieron en un material preferido para techos, plomería y monedas.
A principios del siglo XIX, el científico británico, Humphry Davy, hizo contribuciones significativas al campo del electromagnetismo. Realizó experimentos con corrientes eléctricas y demostró que los cables de cobre eran altamente conductores, lo que llevó a su utilización en los primeros sistemas de telégrafo. Sin embargo, fue Michael Faraday, científico británico, quien hizo descubrimientos revolucionarios sobre la idoneidad del cobre para aplicaciones eléctricas. Desde principios hasta mediados del siglo XIX, Faraday llevó a cabo una extensa investigación sobre la electricidad y el magnetismo. Formuló las leyes de la inducción electromagnética y descubrió el concepto de campos eléctricos y magnéticos.
El trabajo de Faraday allanó el camino para las aplicaciones prácticas de la electricidad y fue el primero en demostrar el uso de cables de cobre en la transmisión de energía eléctrica. Sus experimentos y descubrimientos sentaron las bases para el desarrollo de la ingeniería eléctrica y el empleo generalizado del cobre en los sistemas eléctricos. Su trabajo condujo, entre otras cosas, al desarrollo del motor eléctrico tan ubicuo en nuestro presente y hacia delante.
El procesamiento del cobre es complicado y comienza con la extracción del mineral (con contenidos de menos del 1% de cobre) y finaliza con láminas de 99,99% de cobre puro llamados cátodos. En la era contemporánea, los métodos de extracción y producción de cobre han evolucionado significativamente. Los tipos de mineral más extraídos son el óxido de cobre y el sulfuro de cobre. El óxido de cobre, aunque es más abundante, es un mineral de baja ley que se puede extraer cerca de la superficie. El sulfuro de cobre tiene un mayor contenido de cobre que el óxido de cobre, pero su procesamiento es más costoso.
Los dos métodos principales de extracción de cobre son la minería a cielo abierto y la minería subterránea. La minería a cielo abierto involucra la remoción de material estéril y de desecho para acceder al mineral de cobre debajo de la superficie. Este método es más común y rentable para extraer depósitos de cobre de baja ley. Por otro lado, la minería subterránea se emplea cuando los minerales de cobre de mayor ley están presentes a mayor profundidad en la tierra. Este método requiere hacer un túnel en la tierra para acceder al valioso mineral.
El proceso de extracción de cobre involucra varias etapas, que incluyen trituración, molienda y concentración del mineral para obtener concentrados de cobre. Estos concentrados luego se funden a altas temperaturas para separar el cobre de las impurezas, lo que da como resultado un cobre blíster. Los tipos más usuales de mineral, óxido de cobre y sulfuro de cobre, se someten a dos procesos diferentes, hidrometalurgia (húmedo) y pirometalurgia (seco), respectivamente, debido a las diferentes químicas del mineral. Dado que una mina es única en su composición, concentración y cantidades de minerales, los planificadores de la mina deben determinar el procesamiento más económico y rentable del mineral. Cuando sea económicamente factible, una mina podrá extraer ambos tipos de minerales de cobre; cuando no sea posible, las minas solo procesarán los óxidos de cobre o los sulfuros de cobre.
En todo caso, el esfuerzo mecánico de minería y refinación del cobre es considerable, y aunque no es nuestro enfoque aquí, es importante entender la escala de la operación. Por ejemplo, la relación típica de extracción en una mina a cielo abierto de cobre suele ser superior a 3:1; es decir, hay que remover 3 toneladas de desechos por cada tonelada roca conteniendo cobre. Si asumimos que la ley del mineral es, típicamente, menos de 5% para el cobre, de una tonelada de roca se puede obtener solo 50 kg. del metal (sin contar las pérdidas en la refinación); el resto, también se suma a los desechos que debe manejar la mina.
Según Copper.org, una vivienda unifamiliar promedio utiliza 200 kg. de cobre. Si usamos las relaciones descritas anteriormente, esa familia es responsable por la extracción de más de 12 toneladas métricas en alguna mina en Chile o Perú.
Un sistema impulsado por tecnologías de energía no fósil es muy diferente a uno alimentado por recursos de hidrocarburos tradicionales, sobre todo en cuanto al uso intensivo de metales. Las celdas fotovoltaicas, los parques eólicos y los vehículos eléctricos, por mencionar algunos ejemplos, requieren en general mucho más metales en su manufactura y uso, que sus contrapartes tradicionales.
Un automóvil eléctrico típico requiere de seis veces más minerales que un automóvil convencional; y una planta eólica terrestre requiere nueve veces más recursos minerales que una planta de generación eléctrica de gas natural. En particular, un vehículo eléctrico (EV) requiere casi dos veces y media más la cantidad de cobre que un carro impulsado por gasolina, amén de otros minerales como litio y níquel que solo los utiliza el EV.
En los diversos escenarios que se manejan de transición energética, la demanda por cobre se incrementa de una manera significativa. La mayor parte de esa nueva demanda está asociada al crecimiento de vehículos eléctricos y nuevas redes de transmisión, así como también en el despliegue masivo de la energía solar y eólica.
Según el International Copper Study Group en el año 2021 se produjeron alrededor de 20 millones de toneladas métricas (MMtm) de cobre. Chile es el mayor productor (28%), seguido de Perú (11%), China (9%) y Congo. Latinoamérica produjo 8,7 MMtm, 41% del total. Por otra parte, el cobre usado en productos finales es el producto de procesos de refinación; es así como en el 2021, China, Chile y Japón produjeron más del 50% del volumen de cobre refinado.
La misma publicación reporta que en el período que las reservas mundiales de cobre son del orden de 880 MMtm. Chile (26%), Australia (13%) y Perú (11%) aparecen como los países con los mayores volúmenes de reservas. El Servicio Geológico de los Estados Unidos de América (USGS) estima que los recursos identificados y los recursos no-descubiertos suman alrededor 5.600 MMtm.
Aunque hoy pareciera haber suficiente suministro para satisfacer la demanda por cobre en el corto plazo, en el mediano y largo plazo la historia pareciera otra. De acuerdo con la IEA, más allá de 2024 las minas existentes enfrentarán desafíos: Chile afronta una disminución de la calidad de la mena y escasez de agua; mientras que las protestas de las comunidades locales podrían interrumpir los suministros peruanos. Además, la agencia anota que la falta de nuevos proyectos de alta calidad y a gran escala, indica que la tasa de crecimiento de la producción puede desacelerar después de 2024.
Esto implica que el mercado podría volverse deficitario si la demanda aumentara debido a la recuperación de la economía china y la aceleración de las transiciones energéticas, que tendría implicaciones en el precio a largo plazo. De acuerdo con la visión del Royal Bank of Canada (TSE: RY), a la presente tasa de crecimiento de EV, energías renovables y nuevas líneas de transmisión, se puede prever un potencial déficit de suministro de 10 MMtm para el 2035.
Afortunadamente, el cobre es fácilmente reciclable. Se estima que dos tercios de los 690 millones de toneladas de cobre producidas desde 1900 siguen en uso productivo. Y que, un tercio de la demanda anual es cubierta por cobre proveniente de reciclaje.
En suma, el cobre seguirá siendo la arteria conductora de la industria eléctrica, no importa cuál modelo de transición energética asumamos. Y representa, para Latinoamérica, una oportunidad a futuro. Mientras que al mismo tiempo significa uno de los lazos de balance más importantes en los escenarios de transición energética, ya que de su suministro depende en gran medida la materialización de ellos.
—
*M. Juan Szabo, Analista Internacional.
*Luis A. Pacheco, non-resident fellow at the Baker Institute Center for Energy Studies.
