El agotamiento de los recursos naturales no energéticos en las transiciones hacia la sostenibilidad Alicia Valero Delgado Curso de Verano de la Universidad Autónoma de Madrid, 16 de Julio de 2013

Introducción

Introducción

Introducción

Introducción 900 millones de tm de metales y 6000 millones de tm residuos (2000) La minería consume el 8% aprox. de la energía mundial Responsable del 13% mundial de emisiones de SO2 Representa el 0.5% del empleo mundial y el 0.9 % del PIB mundial ¿Puede el Planeta absorber todos los impactos mediaombientales que nuestro desarrollo provoque? ¿Hay recursos energético y minerales suficientes para mantener un desarrollo ilimitado? ¿Nos salvarán el ingenio humano y el desarrollo tecnológico del colapso ambiental y de las materias primas? 40 años después del libro “los límites del Crecimiento”

El acoplamiento Energía-Materiales-Medio Ambiente El 81% de la energía comercial del mundo se basa en los combustibles fósiles Desde 1970 las emisiones de CO2 han aumentado un 1,7% annual. Hoy 400ppm aprox.

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?

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

Nuevos Materiales para la Economía Verde 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

El teléfono móvil como conjunción de la tecnología de comunicaciones e informática 9 mg Pd 24 mg Au 250 mg Ag 9 g Cu 3.5 g Co (baterías) Ta (condensadores) In y Sn (pantallas TFT)

El teléfono móvil como conjunción de la tecnología de comunicaciones e informática Mas de 1000 millones de telef. móviles /año. 4650 millones en el mundo. Se reciclan menos de un 2-3%. Minería urbana “Si los tres mil millones de personas que disponen de teléfono móvil en el mundo devolvieran su teléfono usado, se podrían ahorrar 240 000 toneladas de materias primas escasas y se reducirían las emisiones de gases de efecto invernadero en una magnitud equivalente a retirar cuatro millones de vehículos del tráfico.” Markus Terho, Nokia

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%

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 GICS necesita 25–50 tm de In (DOE 2012)

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))

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" 

Vehiculos Híbridos y Eléctricos Baterías de Litio : Salar de Atacama (Chile), Salar de Uyuni (Bolivia)

Vehiculos Híbridos y Eléctricos Baterías de Litio : Salar de Atacama (Chile), Salar de Uyuni (Bolivia)

Elementos Claves para el DOE, 2012

Elementos claves y demanda esperada EU

Elementos Claves para el DOE, 2012

Las demandas de metales escasos se disparan

Y las de todos los materiales…sean o no escasos

¿Es solución el reciclado?

¿Es solución el reciclado? El caso del Aluminio: aunque el porcentaje de metal reciclado aumenta, la demanda aumenta más, necesitándose extraer cada vez más. La Tierra seguirá siendo explotada y el ser humano no puede vivir solo del reciclado de lo ya extraído

Consumo de materiales/ vida persona (EEUU, 77.8 años) Fe mineral,12614 kg; Al (bauxita), 2297 kg; Cu, 424 kg ; Pb ,389 kg; Zn, 212 kg; Cr, 131kg; Ni, 58.4 kg; Sn, 15kg; Sb, 7.13 kg; Ag, 1.58 kg; Au, 45.4 g; Pt, 45 g; Ta, 180 g; Ge, 10 g; Ga, 5 g; Hf, In,… Roca fosfática, 7667.5 kg; Cemento, 17526 kg; yesos,5795 kg; Sal,14876 kg ; Piedra, arena, y grava, 494.4 millón tm; Otros minerales y metales, 18374 kg; Carbón,230 tm; Petroleo,240.1 tep, Gas Nat.,163.3 tep; U, 5.95 kg.

El trialogo Energía-Medio Ambiente-Materiales Para llegar al escenario 450 de la AIE, en 2050, (aumento esperado de 2ºC?) se necesitan Energías Renovables, Eficiencia Energética y Transporte Sostenible que dependen de metales escasos. NO ES POSIBLE si no se cambia de modelo de consumo! No solo hay que cambiar el sistema energético del mundo. sino tambien los consumos de materias primas.

El triálogo Energía-Medio Ambiente-Materiales El cambio climático afectará al agua, la energía y los materiales ,y del uso que hagamos de estos dependerá el futuro de nuestro Planeta. Es urgente contabilizar y gestionar el CAPITAL MINERAL DEL PLANETA

Capital Mineral del Planeta ¿Cómo evaluar su pérdida anual con una sola unidad de medida? Faltan instrumentos conceptuales. Una teoría general que provea : Una referencia, unidades de medida, un método de evaluación… Un sistema internacional para tomar cada año y en cada lugar los datos necesarios para poner en cuentas al Planeta Desarrollar un sistema legal de gestión de Agotamiento del Capital Mineral del Planeta Hemos emprendido un proyecto internacional para conseguirlo

Agotamiento del Capital Mineral del Planeta Necesitamos: Una Teoría Física : Segundo Principio de Termodinámica Estructura Internacional Contable : SEEA, Naciones Unidas Derecho Internacional : Hacia una Gestión Global de los Recursos

Una perspectiva termodinámica del Planeta La dispersión de los materiales nunca ha sido considerada en ninguna contabilidad nacional El objetivo sería realizar una contabilidad termodinámica del agotamiento de los materiales e incluirla en los sistemas de cuentas nacionales y globales Si hablamos de degradación, hay que pensar en la máxima posible

Cradle to entry gate Entry gate to exit gate Grave to cradle Exergy/ Exergy cost Exergy/ Exergy cost Cradle to entry gate Entry gate to exit gate Useful products Manuf. costs Man-made stock Product manufacture Man-made mining and refining process Grave to cradle Exit gate to grave Recycling costs Mining and refining costs Use and dispose of materials Fuels Minerals Mineral deposits Recycling of materials Landfills Natural stock Materials dispersion and pollution Avoided costs/ mineral bonus Natural conc. and refining process Crepuscular Earth / Thanatia Reference Environment Zero Exergy Materials Life cycle

TANATIA

¿Cuándo llegaremos al pico de producción de los minerales?

PICO DE HUBBERT PICO DE HUBBERT 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 Adicionalmente hemos propuesto la aplicación de la curva de Hubbert en la evaluación exergética de recursos. En los años 50, el geofísico Marion King Hubbert se dio cuenta que los ciclos de producción de los combustibles fósiles tenían todos una forma similar. Las curvas de producción aumentaban paulatinamente al principio, para luego crecer exponencialmente hasta llegar a un pico, en donde volvían a decrecer, formando una campana de Gauss como la de la figura. Estas tendencias están basadas en la teoría de que ningún recurso finito puede aguantar el aumento exponencial. Este crecimiento exponencial se ve frenado por los limites físicos del recurso. La integral de esta curva representa por tanto la cantidad total de recurso disponible. La curva de Hubbert predijo con éxito los picos de producción de petróleo en el sur de EEUU y más adelante se ha utilizado para predecir los picos de producción de las reservas mundiales de combustibles fósiles. En general, el pico de Hubbert se ajusta bastante bien en aquellos minerales donde el factor de concentración no es importante, como es el caso de los combustibles líquidos. En los 70 se hizo algún intento por Roberts de ajustar la curva a la producción del cobre, pero con poco éxito porque había pocos puntos de producción. Hoy en día podemos definir mucho mejor las curvas de producción de los distintos metales y además a través de la exergía, podemos tener en cuenta el factor de concentración. Q=recursos disponibles P=extracción de minerales

Minerales energéticos. El pico de Hubbert Values in Mtoe 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 También hemos aplicado el pico de Hubbert, obteniendo que para el carbón, el pico se alcanzará en el 2060, al contrario de lo que predijo el Energy Watch Group, que predijo en el 2023. El pico del gas natural se alcanzará en el 2023. Esta cifra coincide con las predicciones de Bentley. Y finalmente el pico del petróleo. Según nuestros cálculos éste se ha alcanzado en este mismo año. Esta predicción coincide con las de Hatfield, Kerr o Campbell and Laherre. Como manifiestan estos últimos autores, lo importante no es cuándo se agotarán los recursos, sino cuándo se alcanzará el pico de producción. Porque a partir de entonces los precios ascenderán vertiginosamente, como hemos podido comprobar todos. Bien es cierto que la creación del precio depende de muchos factores (especulación, demanda, fortaleza del dólar, etc.). De acuerdo con estos últimos factores, el precio puede oscilar, sin embargo las limitaciones físicas son las que van a fijar la tendencia final.

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 Para estos tres últimos minerales, hemos aplicado el modelo de Hubbert, considerando sus reservas base publicadas en el 2007. Así obtenemos que el pico de hierro se alcanzará en el 2068, el de aluminio en el 2057 y el de cobre en el 2024. Values in ktoe

PICO DE HUBBERT CUENTA ATRÁS EXERGÉTICA DE LOS MINERALES El pico de producción de los minerales estudiados puede que se alcance para el 2070. Asimismo, como la propiedad exergética nos permite hacer comparaciones entre los distintos minerales. En concreto comparamos la exergía de los combustibles fósiles, con el coste exergético de los metales. A este gráfico le hemos denominado “La cuenta atrás exergética” y es un diagrama muy visual que nos permite ver cuántos recursos tiene por ejemplo un país, a qué ritmo se están consumiendo y cuándo se alcanzará el pico de producción. Aquí puede observarse de forma muy visual que Australia es un país muy rico en carbón y hierro.

¿Cuánto supone anualmente la pérdida de capital mineral de la tierra? DE LA TUMBA A LA CUNA

Resultados ¿Cuanto supuso la dispersión de minerales en 2008? DE LA TUMBA A LA CUNA ¿Cuanto supuso la dispersión de minerales en 2008?

Resultados ¿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.

¿Cómo contabilizan los economistas los costes ambientales? El Sistema de Naciones Unidas para la Contabilidad Ambiental y Económica Integradas (SEEA) De acuerdo con las Naciones Unidas: “el SEEA es el marco estadístico que provee, con acuerdo internacional, conceptos, definiciones, clasificaciones, reglas contables y tablas estandarizadas sobre el medio ambiente y su relación con la economía de los países. Sigue una estructura contable similar al SCN y utiliza conceptos, definiciones y clasificaciones consistentes con el SCN para facilitar la integración de las estadísticas económicas con las ambientales”. La comunidad internacional acordó elevar el manual de mejores prácticas SEEA-2003 a estándar internacional al mismo nivel que el SCN. ¿Podríamos desarrollar un Sistema Internacional Contable para Evaluar el Agotamiento del Capital Mineral del Planeta?

Se valoran en términos físicos y monetarios El Sistema de Naciones Unidas para la Contabilidad Ambiental y Económica Integradas La Estructura Central del SEEA pretende ser un sistema de información único sobre el agua, energía, minerales, madera, suelo, territorio, ecosistemas, contaminación y residuos, producción y consumo de todas las interacciones que la sociedad realiza con la Naturaleza. A través de los activos ambientales (environmental assets). Se valoran en términos físicos y monetarios http://unstats.un.org/unsd/envaccounting/seea.a sp

La pérdida por dispersión de materiales no se valora. El Sistema de Naciones Unidas para la Contabilidad Ambiental y Económica Integradas Fallos La pérdida por dispersión de materiales no se valora. Las unidades físicas son múltiples: masa de cada mineral, energía equivalente, espacio, etc. El Valor Actual Neto no contempla el futuro Pero Todos los paises tienen una estructura contable que se puede encargar de contabilizar el SCN que es un estandar mundial.

Hacia un Sistema Mundial de Gestión de los Recursos Minerales. Los paises deben conocer cual es su Capital Mineral Debe haber transparencia en la información Deben cumplirse los estándares ambientales en toda la cadena de valor Los recursos deben servir para el desarrollo, no el despilfarro Debe aumentarse urgentemente la Eficiencia en el uso de los Recursos Debe limitarse su consumo al nivel de sostenibilidad Debe crearse urgentemente un Panel Internacional para la Gestión Sosotenible de los Recursos, similar al IPCC. Proponemos a Naciones Unidas, un Sistema Internacional Contable para Evaluar el Agotamiento del Capital Mineral del Planeta.

Resumen La extracción de materiales no ha hecho mas que crecer en los últimos cien años y con ella su gran impacto ambiental, energético y social. La energía mueve al mundo, pero sin materiales no hay energía y sin energía no hay materias primas. Si cada vez se necesita más y si las mejores minas ya han sido explotadas, entramos en una aceleración de la explotación de la Gran Mina Tierra. Las nuevas tecnologías verdes que pueden paliar el Cambio Climático están supeditadas a la disponibilidad de materias primas muy escasas Los mercados pueden resolver el corto plazo pero la continuidad del Planeta necesita una gestión contable de todas las materias primas. Más materiales necesitarán más energía que provocará un efecto invernadero mayor. Entramos en una espiral acelerada, que debe ser gestionada urgentemente si queremos evitar el COLAPSO.

Muchas gracias por vuestra atención

Elementos claves para APS,MII y MIT