Presentacin de PowerPoint

LMITES DE LOS MINERALES EN LA NUEVA ERA DE LA ECONOMA VERDE

Alicia Valero Delgado26/06/2015

Curso de postgrado FLACSO sobre Cambio climtico

El acoplamiento Energa-Materiales-Medio AmbienteEl 87% de la energa comercial del mundo se basa en los combustibles fsiles (BP, 2014)Desde 1970 las emisiones de CO2 han aumentado un 1,7% annual. Hoy 400ppm aprox.

Escenario 450 de la Agencia Internacional EnergaPara que el planeta solo se caliente 2C es necesario reducir al menos a 450 ppm de CO2 eq.

Qu tendremos que hacer?

La Tercera Revolucin IndustrialJeremy Rifkin y Mara Graa Carvalho: Todas las decisiones econmicas y polticas, que se adopten en el transcurso del prximo medio siglo, se vern condicionadas y supeditadas al coste creciente de la energa procedente de los combustibles fsiles y al deterioro paulatino del clima y la ecologa terrestre Los tres pilares fundamentales, son las energa renovables, la tecnologa de almacenamiento y las redes elctricas inteligentes. Las TICs y las EERR y EE estn convergiendo hacia Un nuevo mundo descarbonizado y descentralizado

Prospectiva, riesgos ocultos y necesidades de I+D en Energas RenovablesEl porcentaje de energas renovables a nivel mundial, excluyendo la gran hidrulica, apenas supera el 2%. Es urgente desarrollarlas si queremos un mundo con bajo CO2. La integracin de renovables, el almacenamiento de energa, junto con las nuevas tecnologas TIC, abren la puerta a sistemas ms eficientes y menos costosos. Pero esas tecnologas no estn 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.

Economa Verde o economa multicolor?Tecnologas IC PGM, Au, Sn, Nb, Ta Biomasa PElicaImanes permanentes Nd, Dy, Pr, Sm y CoFotovoltaica In, Te, Ga, Ge, As, GdLmparas de bajo consumo y pantallas : Y, Eu, Tb, In,SnBateras Ni, Mn, Co, Cd, La, Ce, LiTurbinas de altas prestaciones Co, Nb, V, ReAutomviles elctricos La, Imanes permanentes, SOFC H2 Pt, PdCatalizadores Pt, La, Ce Ce para pulir discos duros.Nuclear In, Hf, Re, Zr, U

Estamos utilizando casi toda la tabla peridica

El consumo de metales est creciendo exponencialmente

Consumo exponencial de recursos minerales

Source: A. Valero and A. Valero (2014) . Thanatia: the Destiny of the Earths mineral resources. World Scientific Publishing9

Las leyes minerales estn decreciendo exponencialmenteReduccin de la ley mineral de las principales minerales extrados en AustraliaFuente: Mudd, G. The Ultimate Sustainability of Mining Linking Key Mega-Trends with 21st Century Challenges Sustainable mining conference, 201010

Energas renovables. Biomasa

Una persona consume 7667.5 kg de fsforo/vidaReservas mundialesShara Occidental: 35.5% !!China: 23.7%!Jordania: 9.8% y Sudfrica: 9.8%

Energas renovables. Fotovoltica

Hoy es solo 0.1% mundial pero en 2050 11%. IEA Paridad de red 1/kWpTecnologas capa fina CdTe, CuInSe2,CuGaSe2, CIGS1 GW de CIGS necesita 2550 tm de In (DOE 2012)

Energas renovables. ElicaImanes permanentes Nd2Fe14B con 4% Dy171 kg Nd/MW aprox. Un aerogenerador de 5MW, 2tmChina suministra el 97% tierras raras del mundoEn diez aos, los precios de Nd (x40) y Dy (x61)La demanda mundial excedi a la oferta a fin de 201110-15 t de Cu/MW (Eo marina)2.7 t de Cu/MW (Eo terrestre))

El telfono mvil como conjuncin de la tecnologa de comunicaciones e informticaTelfono Mvil9 mg Pd24 mg Au250 mg Ag9 g Cu3.5 g Co (bateras)Ta (condensadores)In y Sn (pantallas TFT)

Vehiculos Hbridos y ElctricosFlota actual 600 millones de vehculos ligerosImanes permanentes en 14 equipos , >1kg de Nd (+ Pr y Dy)Bateras 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"

Vehiculos Hbridos y ElctricosBateras de Litio : Salar de Atacama (Chile), Salar de Uyuni (Bolivia)

Materiales crticos para la UE

Source: EC (2014). Critical Raw materials for the EU

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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

Las tasas de reciclado estn aumentando. Pero la demanda aumenta a una tasa incluso superior! El reciclaje no es suficienteEl caso del aluminio19

Source: Gerber (2007): Strategy towards the red list from a business perspectiveFrom 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 extraccin cada 35 aos =extraccin histrica

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La produccin de combustibles fsiles sigue curvas tipo campana (Hubbert 1956).

Se aplica satisfactoriamente a minerales cuyo factor de concentracin no es importante (comb. Fsiles).

Se puede ajustar a otros minerales en trminos exergticos exerga -> depende de la concentracin y composicin

Q=recursos disponiblesP=extraccin de mineralesPICO DE HUBBERTCundo alcanzaremos el pico de produccin de los minerales?

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Adicionalmente hemos propuesto la aplicacin de la curva de Hubbert en la evaluacin exergtica de recursos.

En los aos 50, el geofsico Marion King Hubbert se dio cuenta que los ciclos de produccin de los combustibles fsiles tenan todos una forma similar. Las curvas de produccin aumentaban paulatinamente al principio, para luego crecer exponencialmente hasta llegar a un pico, en donde volvan a decrecer, formando una campana de Gauss como la de la figura.

Estas tendencias estn basadas en la teora de que ningn recurso finito puede aguantar el aumento exponencial. Este crecimiento exponencial se ve frenado por los limites fsicos del recurso. La integral de esta curva representa por tanto la cantidad total de recurso disponible.

La curva de Hubbert predijo con xito los picos de produccin de petrleo en el sur de EEUU y ms adelante se ha utilizado para predecir los picos de produccin de las reservas mundiales de combustibles fsiles.

En general, el pico de Hubbert se ajusta bastante bien en aquellos minerales donde el factor de concentracin no es importante, como es el caso de los combustibles lquidos. En los 70 se hizo algn intento por Roberts de ajustar la curva a la produccin del cobre, pero con poco xito porque haba pocos puntos de produccin.

Hoy en da podemos definir mucho mejor las curvas de produccin de los distintos metales y adems a travs de la exerga, podemos tener en cuenta el factor de concentracin.

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Minerales energticos.El pico de Hubbert

Considerando reservas probadasCarbn: 2060; otros estudios: EWG 2007 (2025).

Gas natural: 2023; Otros estudios: Bentley (2020).

Petrleo: 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 MtoePICO DE HUBBERT

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Tambin hemos aplicado el pico de Hubbert, obteniendo que para el carbn, el pico se alcanzar en el 2060, al contrario de lo que predijo el Energy Watch Group, que predijo en el 2023.

El pico del gas natural se alcanzar en el 2023. Esta cifra coincide con las predicciones de Bentley.

Y finalmente el pico del petrleo. Segn nuestros clculos ste se ha alcanzado en este mismo ao. Esta prediccin coincide con las de Hatfield, Kerr o Campbell and Laherre.

Como manifiestan estos ltimos autores, lo importante no es cundo se agotarn los recursos, sino cundo se alcanzar el pico de produccin. Porque a partir de entonces los precios ascendern vertiginosamente, como hemos podido comprobar todos. Bien es cierto que la creacin del precio depende de muchos factores (especulacin, demanda, fortaleza del dlar, etc.). De acuerdo con estos ltimos factores, el precio puede oscilar, sin embargo las limitaciones fsicas son las que van a fijar la tendencia final.

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Minerales no energticos. El pico de Hubbert

Considerando las reservas baseFe: 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 ktoePICO DE HUBBERT

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Para estos tres ltimos minerales, hemos aplicado el modelo de Hubbert, considerando sus reservas base publicadas en el 2007.

As obtenemos que el pico de hierro se alcanzar en el 2068, el de aluminio en el 2057 y el de cobre en el 2024.

Cuenta atrs exergtica

Source: A. Valero and A. Valero (2014) . Thanatia: the Destiny of the Earths mineral resources. World Scientific PublishingReserves

Source: A. Valero and A. Valero (2014) . Thanatia: the Destiny of the Earths mineral resources. World Scientific Publishing

World resourcesCuenta atrs exergtica

El pico de los recursos podra aparecer antes de que termine el s. XXI!Source: A. Valero and A. Valero (2014) . Thanatia: the Destiny of the Earths mineral resources. World Scientific Publishing

Considerar recursos en vez de reservas desplaza el pico en 50 aos de media

26DE LA TUMBA A LA CUNA

Cunto supone anualmente la prdida de capital mineral de la Tierra?

DE LA TUMBA A LA CUNACunto supone anualmente la prdida de capital mineral de la Tierra?

Venderais las torres de la Almudena al precio del ladrillo?

El PIB y otros indicadores econmicos no tienen en cuenta el hecho de que las futuras generaciones ya no tendrn disponible esos monumentos creados por la naturaleza que son los recursos.

Cunto supone anualmente la prdida de capital mineral de la Tierra?

Impactos ambientalesAireAguaRelieve y paisajeBiodiversidadCambio climticoResiduos/Reservas/Energa

Impactos sobre la poblacin

PROBLEMAS asociados a la minera.

10 LUGARES MS CONTAMINADOS DEL MUNDO (2000)1. Chernobil (Ucrania)

2. Dzerzhinsk (Rusia)

3. Haina (Repblica Dominicana)

4. Kabwe (Zambia)

5. La Oroya (Per)

6. Linfen (China)

7. Mailuu-Suu (Kirziguistn)

8. Norilsk (Rusia)

9. Ranipet (India)

10. Rudnaya Pristan (Rusia)

El agotamiento de los minerales nunca ha sido tomado en cuenta y es un coste real de las nuevas tecnologas.No hay un problema de escasez a corto plazo, sino un impacto creciente de sus costes energticos, medioambientales y sociales que no puede ser olvidado. Estos impactos nos conducirn a costes futuros muy elevados que pueden conducirnos a colapsos globales.El acoplamiento Energa-Materiales-Medio Ambiente est en todos los minerales, no solo en los combustibles fsiles.Tanto los combustibles fsiles como las energas renovables dependen de los minerales, y el uso de unos por otros no resolver los problemas de su extraccin: escasez futura, sociales y medioambientales

Conclusiones

Sumario

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Necesitamos tener un sentido de CONSERVACIN de los minerales finitos del planeta, que constituyen menos del 0.01% de la corteza terrestre. Necesitamos EFICIENCIA Y SUFICIENCIA.

Conclusiones

Sumario

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Necesitamos TECNOLOGA Y TICA.La tica se refleja en la asuncin de los LMITES PLANETARIOS Y LA GESTIN EFICIENTE de nuestros recursos escasos y de sus impactos crecientes. La I+D+i es insuficente hoy y no est dirigida hacia las autnticas necesidades planetariasLA QUMICA DE LOS NUEVOS MATERIALES Y DEL RECICLADO SER FUNDAMENTAL

Conclusiones

Sumario

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Las edades del hombre

RareMaterialintensityYears10000 BC3300 BC1300 BC1500 AC1900194019502xxx (?)

Stone Age

BronzeAge

IronAge

CoalAge

OilAge

NuclearAge

Stone Age

Periodic TableAge

Muchas gracias por vuestra atencin

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 Mans Age could end as well in the Stone Age.AVC