¿Por cuánto tiempo más habrá litio?

Todos los elementos de la corteza terrestre son finitos, y algunos son más raros que otros. Con las baterías de iones de litio, que son un elemento vital para muchos esfuerzos nacionales de descarbonización, la naturaleza fundamental del elemento podría poner en peligro la transición energética mundial.

A partir de mediados de este siglo será preciso el reciclado casi integral de las beterías, las aplicaciones de vehículos a la red y deberemos tener sustitutos de las baterías, según un informe de Peter Greim, Solomon Asfaw y Christian Breyer, de la Universidad Tecnológica Lappeenranta-Lahti (LUT), de Finlandia, y de la Universidad de Augsburgo, de Alemania, que apareció en la revista académica Nature Communications.

“La tendencia actual de la producción de baterías de litio muestra que, a corto plazo, la oferta y la demanda están bien equilibradas”, dijo Asfaw, investigador postdoctoral de la LUT. “Sin embargo, la sostenibilidad del suministro de litio a largo plazo y, por consiguiente, el mantenimiento de la transición energética a altos niveles de electrificación, en particular en el sector del transporte, está en peligro. La demanda de baterías de litio es el principal impulsor del déficit observado”.

Los vehículos eléctricos como solución y problema

Las baterías de iones de litio experimentaron una tasa de crecimiento anual del 25% entre 2015 y 2018, impulsada principalmente por un aumento de los vehículos eléctricos (VE). Según el informe de LUT-Augsburgo, el 70% de los dispositivos enviados en 2018 eran para uso de VE, frente al 43% de tres años antes.

La popularidad de los VE se ha reflejado en la actividad minera, ya que Greim y otros informan de que la demanda de litio en 2015 se situó en torno a las 34,6 kilotoneladas (kt). Alrededor del 60% de ese volumen se destinó a usos no relacionados con las baterías, con una cuarta parte de la demanda global de electrónica de consumo y los mercados de baterías tradicionales, el 14% para el despliegue de VE y solo el 1% para el almacenamiento de energía estacionaria. El año pasado, la demanda mundial de litio se había disparado a 49 kt, y un 60% se usó productos relacionados con las baterías.

Con alrededor de mil millones de vehículos ligeros en las carreteras, y un aumento previsto hasta 3 mil millones para 2050, la electrificación de la flota mundial podría suponer una enorme reducción de la oferta de litio. El profesor de economía solar del LUT, Breyer, escribió: “Elegir el transporte público, optar por los desplazamientos compatidos, son todas nuestras elecciones individuales que reducen la dependencia de los vehículos privados de carga liviana. Necesitamos incentivos para apoyar estas elecciones en todas las partes del mundo”.

De manera similar, según la investigación de LUT-Augsburgo, el consumo de energía aumentará en paralelo con el crecimiento de la población mundial hasta alcanzar los 11.000 millones de personas a mediados de siglo. Las Naciones Unidas han estimado que el mundo necesitará 40 MWh de energía primaria per cápita para esa fecha, asegurando la necesidad de 200 TWh de capacidad de batería en este siglo. Los 50 años después de 2050 podrían ver un pico cuádruple en el consumo de energía.

¿Cuánto queda?

Los investigadores de LUT-Augsburgo examinaron varios modelos para determinar cuánto litio queda en la Tierra, con estimaciones que varían entre 30 y 95 millones de toneladas (Mt), ya que el Servicio Geológico de los Estados Unidos, por ejemplo, indica una reserva total de recursos de 80 Mt.

Los investigadores elaboraron cuatro escenarios de suministro de litio basados en las estimaciones. En el peor de los casos, no se descubrirán recursos adicionales de litio. Eso dejaría a la humanidad 26 Mt de litio. Los otros escenarios asumieron existencias restantes de 41, 56 y 73 Mt y el grupo de LUT-Augsburgo señaló que las suposiciones de 80 Mt y 95 Mt de litio restante carecían de fundamento suficiente y fueron descartadas.

El grupo también modeló ocho escenarios de demanda futura, teniendo en cuenta variables como la adopción de vehículos eléctricos, los usos de segunda vida de las baterías y el reciclado y la integración del vehículo en la red. Utilizando los dos conjuntos de escenarios, los investigadores obtuvieron 18 resultados, cada uno de los cuales destacaba un año diferente en el que se agotarían los suministros de litio.

La oferta y la demanda se mantendrían equilibradas durante la próxima década en todos los escenarios, según el grupo LUT-Augsburg, y la oferta incluso superaría la demanda hasta mediados de siglo, pero a partir de ese momento, la escasez se haría sentir.

El escenario que supone que quedan 73 Mt de suministro de litio, que se aplican las mejores políticas (reciclaje, V2G, segunda vida) y que habrá unos unos 3.000 millones de VE en la carretera, por lo que el litio estará totalmente agotado unos años más allá de 2100. Si las mismas políticas y el mismo número de automóviles se igualaran con solo 26 Mt de litio, pero los esfuerzos de reciclaje no fueran los desados, los fabricantes de baterías cerrarán sus tiendas incluso antes de 2040.

Menos coches

“A diferencia de otras evaluaciones, el resultado muestra que la disponibilidad de Li se convertirá en una grave amenaza para la sostenibilidad a largo plazo del sector del transporte, a menos que se adopte una combinación de medidas para paliar el problema”, se afirma en el estudio.

El aumento de la demanda mundial de energía a lo largo del tiempo hará inevitable el uso de baterías EV de segunda vida para almacenamiento estacionario, predijeron los investigadores, pero incluso con esa extensión de la vida útil de las baterías, los productos químicos de dispositivos alternativos como el flujo redox de vanadio y el sodio-azufre tendrán que entrar en uso para mantener el ritmo de la demanda de almacenamiento estacionario.

“También deberíamos encontrar formas de sustituir la demanda de baterías desarrollando opciones de transporte sostenibles que no requieran baterías”, dijo Breyer, con un uso más amplio de los ferrocarriles y planes de uso compartido de coches entre las alternativas al uso de coches privados.

Si bien los combustibles sintéticos ofrecerán valor en el transporte marítimo de larga distancia y en la aviación, los investigadores declararon que se les descartó en la consideración del transporte personal debido a una diferencia relativa en la eficiencia del sistema en comparación con la energía de las baterías de iones de litio para el segmento.

El reciclaje también debe desempeñar un papel central para evitar una crisis de suministro de litio, según la investigación de LUT-Augsburgo, con el 45% de las baterías de iones de litio recicladas hoy en día, que se prevé que aumente al 99% para el año 2050, según datos tecnológicos recientes que sugieren que la eficiencia de reciclaje del elemento es de alrededor del 95%.