Retos en vehículos eléctricos: materia primas críticas
Los vehículos eléctricos son cada vez la alternativa más fiable a los vehículos de combustión, a causa de un menor impacto ambiental y su mejor eficiencia energética. La tecnología asociada a estos vehículos es cada vez mejor y los va convirtiendo en más accesibles, en términos de disponibilidad y precio, sumado todo esto a la creciente concienciación pública sobre los efectos negativos de la contaminación de aire y del cambio climático.
Ahora bien, un elemento clave en la fabricación de las baterías de los vehículos eléctricos son las materias primas necesarias, como son el cobalto, el níquel, el litio y el manganeso para las baterías, y el platino para las pilas de combustible. Las cantidades de materias primas que serán necesarias para conseguir una futura implantación generalizada de los vehículos eléctricos dependerán en gran manera de las tecnologías que se utilicen y del desarrollo de tecnologías que permitan el reciclaje de estas materias primas. Así mismo, en el momento de evaluar la sostenibilidad de los procesos, es necesario contemplar también las emisiones ambientales asociadas a las extracciones de los minerales que permiten producirlas.
En este contexto, el Dr. Jordi Mas Peiró realizó su tesis doctoral en el Departamento de Ingeniería Química y Ciencia de Materiales de IQS School of Engineering, donde ha realizado un estudio exhaustivo de todos estos aspectos relacionados con las materias primas críticas empleadas en las principales tecnologías de baterías eléctricas utilizadas en la industria del automóvil. Bajo el título Materias primas críticas para vehículos eléctricos: riesgos de suministro e impacto en las perspectivas estratégicas de la industria, la tesis ha sido codirigida por el Dr. Rafael González Olmos y por el Dr. Oriol Pou Ibar.
Proyecciones de demandas de materia primas
El Dr. Mas Peiró ha llevado a cabo su tesis doctoral siguiendo tres líneas fundamentales de investigación, centradas en cuatro tipos de vehículos: los BEV (Battery Electric Vehicle) o eléctricos puros, los HEV (Hybrid Electric Vehicle), los PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) y los FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) o vehículos de pila de combustible, que generan electricidad a partir de hidrógeno.
La primera línea de investigación estudió las proyecciones de demanda de materias primas críticas considerando una implantación generalizada de vehículos eléctricos de batería – BEV- y vehículos eléctricos híbridos que se pueden enchufar– PHEV. Para cada materia prima – cobalto, níquel, manganeso, litio – se calcularon los efectos potenciales de las diferentes tecnologías de batería. Además, se calcularon las proyecciones de reciclaje de estas materias primas, para determinar la viabilidad de un enfoque de economía circular en su reutilización, y tratar de mitigar los riesgos en la cadena de suministro.
En la segunda línea de investigación, el Dr. Mas Peiró realizó los cálculos de proyecciones de demanda considerando la implantación generalizada de vehículos eléctricos de pila de hidrógeno – FCEV, los cuales requieren platino como catalizador. Se consideraron diferentes opciones de diseño de vehículos y diferentes tecnologías de baterías y pilas de combustibles, concluyendo que la producción de platino no sería suficiente y que baria esperar una escasez en su suministro.
Proyección de electrificación de vehículos
Finalmente, la tercera parte de la tesis consistió en determinar los efectos de una electrificación de vehículos general en Europa, en términos de emisión de CO2 y necesidades de materias primas, a partir de datos empíricos de perfiles de conducción real, mediante ecuaciones de simulación propias.
Como conclusión, los resultados obtenidos muestran que la producción de vehículos eléctricos y las materias primas críticas necesarias continúan planteando importantes retos medioambientales. Por otro lado, la comprensión del comportamiento de conducción de una población se puede utilizar para poder determinar el tipo de vehículo y la tecnología adecuados para minimizar las emisiones de CO2 y las necesidades de materia primas críticas. Además, el uso de tecnologías innovadoras de baterías también puede contribuir a reducir las necesidades de materia primas críticas y, por tanto, las emisiones de CO2 derivadas de sus extracciones
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