Economía de los recursos naturales
Contexto e introducciónEditar
El concepto de recurso perpetuo es complejo porque el concepto de recurso es complejo y cambia con la llegada de nuevas tecnologías (normalmente de recuperación más eficiente), nuevas necesidades y, en menor medida, con nuevas economías (por ejemplo, cambios en los precios del material, cambios en los costes energéticos, etc.). Por un lado, un material (y sus recursos) puede entrar en una época de escasez y convertirse en un material estratégico y crítico (una crisis de agotabilidad inmediata), pero por otro lado un material puede quedar fuera de uso, su recurso puede pasar a ser perpetuo si antes no lo era, y entonces el recurso puede convertirse en un paleorecurso cuando el material queda casi completamente fuera de uso (por ejemplo, los recursos de sílex en punta de flecha). Algunas de las complejidades que influyen en los recursos de un material incluyen el grado de reciclabilidad, la disponibilidad de sustitutos adecuados para el material en sus productos de uso final, además de algunos otros factores menos importantes.
El Gobierno Federal se interesó repentinamente de manera convincente por las cuestiones relacionadas con los recursos el 7 de diciembre de 1941, poco después de que Japón cortara a Estados Unidos el suministro de estaño y caucho e hiciera muy difícil la obtención de algunos otros materiales, como el tungsteno. Este fue el peor caso para la disponibilidad de recursos, convirtiéndose en un material estratégico y crítico. Después de la guerra se creó una reserva gubernamental de materiales estratégicos y críticos, que contaba con unos 100 materiales diferentes que se compraban al contado o se obtenían intercambiando productos agrícolas estadounidenses por ellos. A más largo plazo, la escasez de estaño hizo que se sustituyera completamente el papel de aluminio por el de estaño y que las latas de acero revestidas de polímero y los envases asépticos sustituyeran a las latas de acero galvanizado con estaño.
Los recursos cambian con el tiempo gracias a la tecnología y la economía; una recuperación más eficiente hace que disminuya la ley de mineral necesaria. La ley media del mineral de cobre procesado ha bajado del 4,0% de cobre en 1900 al 1,63% en 1920, al 1,20% en 1940, al 0,73% en 1960, al 0,47% en 1980 y al 0,44% en 2000.
El cobalto se encontraba en una situación de suministro dudosa desde que el Congo Belga (la única fuente importante de cobalto del mundo) se independizó precipitadamente en 1960 y la provincia productora de cobalto se separó como Katanga, a lo que siguieron varias guerras e insurgencias, destituciones de gobiernos locales, destrucción de ferrocarriles y nacionalizaciones. Todo ello se vio rematado por una invasión de la provincia por parte de los rebeldes katangueses en 1978, que interrumpió el suministro y el transporte y provocó que el precio del cobalto se triplicara brevemente. Mientras el suministro de cobalto se interrumpía y el precio se disparaba, el níquel y otros sustitutos se pusieron en marcha.
A raíz de esto, se hizo popular la idea de una «Guerra de Recursos» por parte de los soviéticos. En lugar del caos que provocó la situación del cobalto en Zaire, ésta sería planificada, una estrategia diseñada para destruir la actividad económica fuera del bloque soviético mediante la adquisición de recursos vitales por medios no económicos (¿militares?) fuera del bloque soviético (¿Tercer Mundo?), para luego retener estos minerales en Occidente.
Una forma importante de sortear una situación de cobalto o de «Guerra de Recursos» es utilizar sustitutos de un material en sus usos finales. Algunos criterios para un sustituto satisfactorio son: (1) la disponibilidad nacional en cantidades adecuadas o la disponibilidad de las naciones contiguas, o posiblemente de los aliados de ultramar, (2) la posesión de propiedades físicas y químicas, el rendimiento y la longevidad comparables al material de primera elección, (3) el comportamiento y las propiedades bien establecidas y conocidas, en particular como componente de aleaciones exóticas, y (4) la capacidad de procesamiento y fabricación con cambios mínimos en la tecnología existente, la planta de capital y las instalaciones de procesamiento y fabricación. Algunas de las sustituciones sugeridas fueron la alunita por la bauxita para fabricar alúmina, el molibdeno y/o el níquel por el cobalto, y los radiadores de automóviles de aleación de aluminio por los de aleación de cobre. Los materiales pueden eliminarse sin sustitutos materiales, por ejemplo, utilizando descargas de electricidad de alta tensión para dar forma a objetos duros que antes se moldeaban con abrasivos minerales, lo que proporciona un rendimiento superior a un menor coste, o utilizando ordenadores/satélites para sustituir el cable de cobre (líneas terrestres).
Una forma importante de sustituir un recurso es por síntesis, por ejemplo, los diamantes industriales y muchos tipos de grafito, aunque cierto tipo de grafito podría ser casi sustituido por un producto reciclado. La mayor parte del grafito es sintético, por ejemplo, los electrodos de grafito, la fibra de grafito, las formas de grafito (mecanizadas o no) y el polvo de grafito.
Otra forma de sustituir o ampliar un recurso es el reciclaje del material deseado a partir de chatarra o residuos. Esto depende de si el material se disipa o está disponible como un producto duradero ya no utilizable. La recuperación del producto duradero depende de su resistencia a la descomposición química y física, de las cantidades disponibles, del precio de disponibilidad y de la facilidad de extracción del producto original. Por ejemplo, el bismuto de los medicamentos estomacales se dispersa sin remedio (se disipa) y, por tanto, es imposible de recuperar, mientras que las aleaciones de bismuto pueden recuperarse y reciclarse fácilmente. Un buen ejemplo en el que el reciclaje marca una gran diferencia es la situación de disponibilidad de recursos para el grafito, donde el grafito en escamas puede recuperarse de un recurso renovable llamado kish, un residuo de la siderurgia que se crea cuando el carbono se separa como grafito dentro del kish del metal fundido junto con la escoria. Una vez frío, el kish puede procesarse.
Hay que introducir otros tipos de recursos. Si los materiales estratégicos y críticos son el peor caso de los recursos, a no ser que se mitiguen con la sustitución y/o el reciclaje, uno de los mejores es un recurso abundante. Un recurso abundante es aquel cuyo material ha encontrado hasta ahora poco uso, como el uso de arcillas de alta luminosidad o anortosita para producir alúmina, y el magnesio antes de ser recuperado del agua de mar. Un recurso abundante es bastante similar a un recurso perpetuo. La base de reservas es la parte de un recurso identificado que tiene un potencial razonable de llegar a estar económicamente disponible en un momento posterior al de la tecnología probada y la economía actual. Los recursos identificados son aquellos cuya ubicación, grado, calidad y cantidad se conocen o se estiman a partir de pruebas geológicas específicas. Las reservas son la parte de la base de reservas que puede extraerse económicamente en el momento de su determinación; las reservas no deben utilizarse como sustituto de los recursos porque a menudo están distorsionadas por los impuestos o las necesidades de relaciones públicas de la empresa propietaria.
Modelos completos de recursos naturalesEditar
Harrison Brown y asociados afirmaron que la humanidad procesará «mineral» de grado cada vez más bajo. El hierro provendrá de material férrico de baja calidad, como la roca bruta de cualquier lugar de una formación de hierro, no muy diferente del insumo utilizado para fabricar pellets de taconita en Norteamérica y otros lugares en la actualidad. A medida que disminuyan las reservas de carbón de coque, la producción de arrabio y acero utilizará procesos que no utilicen coque (es decir, acero eléctrico). La industria del aluminio podría pasar de utilizar bauxita a utilizar anortosita y arcilla. Aumentará el consumo de magnesio metálico y de magnesia (por ejemplo, en refractarios), que actualmente se obtiene del agua de mar. El azufre se obtendrá de las piritas, y después del yeso o la anhidrita. Los metales como el cobre, el zinc, el níquel y el plomo se obtendrán de los nódulos de manganeso o de la formación Fosforia (¡sic!). Estos cambios podrían producirse de forma irregular en diferentes partes del mundo. Mientras que Europa y Norteamérica podrían utilizar anortosita o arcilla como materia prima para el aluminio, otras partes del mundo podrían utilizar bauxita, y mientras que Norteamérica podría utilizar taconita, Brasil podría utilizar mineral de hierro. Aparecerán nuevos materiales (nota: ya lo han hecho), fruto de los avances tecnológicos, algunos actuando como sustitutos y otros con nuevas propiedades. El reciclaje se hará más común y más eficiente (nota: ¡ya lo ha hecho!). Al final, los minerales y los metales se obtendrán procesando roca «media». De 100 toneladas de roca ígnea «media» se obtendrán ocho toneladas de aluminio, cinco toneladas de hierro y 0,6 toneladas de titanio.
El modelo del USGS, basado en los datos de abundancia de la corteza y en la relación reserva-abundancia de McKelvey, se aplica a varios metales de la corteza terrestre (en todo el mundo) y de la corteza estadounidense. Los recursos potenciales actualmente recuperables (tecnología actual, economía) que más se acercan a la relación de McKelvey son los que se buscan desde hace más tiempo, como el cobre, el zinc, el plomo, la plata, el oro y el molibdeno. Los metales que no siguen la relación de McKelvey son los que son subproductos (de los metales principales) o no han sido vitales para la economía hasta hace poco (titanio, aluminio en menor medida). El bismuto es un ejemplo de metal subproducto que no sigue muy bien la relación; las reservas de plomo del 3% en el oeste de EE.UU. tendrían sólo 100 ppm de bismuto, claramente demasiado bajo para una reserva de bismuto. El potencial mundial de recursos recuperables es de 2.120 millones de toneladas de cobre, 2.590 millones de toneladas de níquel, 3.400 millones de toneladas de zinc, 3.519 MIL MILLONES de toneladas de aluminio y 2.035 MIL MILLONES de toneladas de hierro.
Diversos autores hacen otras aportaciones. Algunos piensan que el número de sustitutos es casi infinito, sobre todo con el flujo de nuevos materiales de la industria química; se pueden fabricar productos finales idénticos con materiales y puntos de partida diferentes. Los plásticos pueden ser buenos conductores eléctricos. Dado que todos los materiales son 100 veces más débiles de lo que teóricamente deberían ser, debería ser posible eliminar las zonas de dislocación y reforzarlas en gran medida, lo que permitiría utilizar cantidades menores. En resumen, las empresas «mineras» tendrán productos cada vez más diversos, la economía mundial se aleja de los materiales hacia los servicios, y la población parece nivelarse, todo lo cual implica una disminución del crecimiento de la demanda de materiales; gran parte de los materiales se recuperarán de rocas poco comunes, habrá muchos más coproductos y subproductos de una operación determinada, y más comercio de minerales y materiales.
Tendencia hacia los recursos perpetuosEditar
A medida que la nueva tecnología radical impacta con más fuerza en el mundo de los materiales y los minerales, es cada vez más probable que los materiales utilizados tengan recursos perpetuos. Ya hay cada vez más materiales que tienen recursos perpetuos y cada vez menos materiales que tienen recursos no renovables o que son materiales estratégicos y críticos. Anteriormente se mencionaron algunos materiales que tienen recursos perpetuos como la sal, la piedra, el magnesio y la arcilla común. Gracias a las nuevas tecnologías, los diamantes sintéticos se han añadido a la lista de recursos perpetuos, ya que pueden fabricarse fácilmente a partir de un trozo de otra forma de carbono. El grafito sintético, se fabrica en grandes cantidades (electrodos de grafito, fibra de grafito) a partir de precursores del carbono como el coque de petróleo o una fibra textil. Una empresa llamada Liquidmetal Technologies, Inc. utiliza la eliminación de dislocaciones en un material con una técnica que supera las limitaciones de rendimiento causadas por las debilidades inherentes a la estructura atómica del cristal. Hace aleaciones metálicas amorfas, que conservan una estructura atómica aleatoria cuando el metal caliente se solidifica, en lugar de la estructura atómica cristalina (con dislocaciones) que normalmente se forma cuando el metal caliente se solidifica. Estas aleaciones amorfas tienen unas propiedades de rendimiento muy superiores a las habituales; por ejemplo, sus aleaciones Liquidmetal de circonio y titanio son un 250% más resistentes que una aleación de titanio estándar. Las aleaciones Liquidmetal pueden suplir a muchas aleaciones de alto rendimiento.
La exploración del fondo del océano en los últimos cincuenta años reveló nódulos de manganeso y de fosfato en muchos lugares. Más recientemente, se han descubierto depósitos de sulfuro polimetálico y en la actualidad se están depositando «lodos negros» de sulfuro polimetálico de los «fumadores negros» La situación de escasez de cobalto de 1978 tiene ahora una nueva opción: recuperarlo de los nódulos de manganeso. Una empresa coreana planea comenzar a desarrollar una operación de recuperación de nódulos de manganeso en 2010; los nódulos de manganeso recuperados tendrían un promedio de 27% a 30% de manganeso, 1,25% a 1,5% de níquel, 1% a 1,4% de cobre y 0,2% a 0,25% de cobalto (grado comercial) Nautilus Minerals Ltd. tiene previsto recuperar material de calidad comercial con una media de 29,9% de zinc, 2,3% de plomo y 0,5% de cobre de yacimientos masivos de sulfuros polimetálicos en el fondo del océano, utilizando un dispositivo similar a una aspiradora submarina que combina algunas tecnologías actuales de forma novedosa. En asociación con Nautilus están Tech Cominco Ltd. y Anglo-American Ltd., empresas internacionales líderes en el mundo.
También hay otras técnicas de minería robotizada que podrían aplicarse bajo el océano. Rio Tinto está utilizando enlaces por satélite para que los trabajadores que se encuentran a 1.500 kilómetros de distancia puedan manejar las plataformas de perforación, cargar la mercancía, extraer el mineral y volcarlo en las cintas transportadoras, y colocar los explosivos para la posterior voladura de la roca y la tierra. La empresa puede mantener a los trabajadores fuera de peligro de esta manera, y también utilizar menos trabajadores. Esta tecnología reduce los costes y compensa la disminución del contenido metálico de las reservas de mineral. Así, se pueden obtener diversos minerales y metales de fuentes no convencionales con recursos disponibles en enormes cantidades.
Por último, ¿qué es un recurso perpetuo? La definición de la ASTM para un recurso perpetuo es «uno que es prácticamente inagotable en una escala de tiempo humana». Los ejemplos que se dan son la energía solar, la energía mareomotriz y la energía eólica, a las que habría que añadir la sal, la piedra, el magnesio, los diamantes y otros materiales mencionados anteriormente. Un estudio sobre los aspectos biogeofísicos de la sostenibilidad llegó a una regla de práctica prudente según la cual una reserva de recursos debe durar 700 años para alcanzar la sostenibilidad o convertirse en un recurso perpetuo, o para un caso peor, 350 años.
Si un recurso que dura 700 o más años es perpetuo, uno que dura entre 350 y 700 años puede llamarse recurso abundante, y así se define aquí. El tiempo en que el material puede recuperarse de su recurso depende de la necesidad humana y de los cambios en la tecnología desde la extracción hasta el ciclo de vida del producto y la eliminación final, además de la reciclabilidad del material y la disponibilidad de sustitutos satisfactorios. En concreto, esto demuestra que la agotabilidad no se produce hasta que se debilitan y juegan estos factores: la disponibilidad de sustitutos, el alcance del reciclaje y su viabilidad, una fabricación más eficiente del producto de consumo final, productos de consumo más duraderos y de mayor duración, e incluso una serie de otros factores.
La información más reciente sobre los recursos y las orientaciones sobre los tipos de recursos que deben ser considerados está cubierta en la Guía de Recursos-Actualización
Transición: recursos perpetuos a paleorrecursosEditar
Los recursos perpetuos pueden hacer la transición a ser un paleorecurso. Un paleorecurso es aquel que tiene poca o nula demanda del material que se extrae de él; un material obsolescente, el ser humano ya no lo necesita. El clásico paleorecurso es un recurso de sílex en forma de punta de flecha; ya nadie fabrica puntas de flecha o de lanza de sílex; es mucho más sencillo fabricar un trozo de chatarra afilado y utilizarlo. Entre los productos obsoletos se encuentran las latas, el papel de aluminio, la pizarra de la escuela y el radio en la tecnología médica. El radio ha sido sustituido por el cobalto-60, mucho más barato, y otros radioisótopos en los tratamientos de radiación. El plomo no corrosivo como recubrimiento de cables ha sido sustituido por los plásticos.
La antracita de Pensilvania es otro material en el que la tendencia a la obsolescencia y a convertirse en un paleorecurso puede demostrarse estadísticamente. La producción de antracita fue de 70,4 millones de toneladas en 1905, 49,8 millones de toneladas en 1945, 13,5 millones de toneladas en 1965, 4,3 millones de toneladas en 1985 y 1,5 millones de toneladas en 2005. La cantidad utilizada por persona fue de 84 kg por persona en 1905, 7,1 kg en 1965 y 0,8 kg en 2005. Compárese esto con las reservas de antracita del USGS, que son de 18.600 millones de toneladas, y con los recursos totales, que son de 79.000 millones de toneladas; la demanda de antracita ha descendido tanto que estos recursos son más que perpetuos.
Dado que los recursos de antracita están tan dentro del rango de recursos perpetuos y que la demanda de antracita ha descendido tanto, ¿es posible ver cómo la antracita podría convertirse en un paleorecurso? Probablemente, si los clientes siguen desapareciendo (es decir, se pasan a otro tipo de energía para la calefacción), la red de suministro se atrofia, ya que los distribuidores de carbón antracita no pueden retener suficiente negocio para cubrir los costes y cierran, y las minas con un volumen demasiado pequeño para cubrir los costes también cierran. Se trata de un proceso que se refuerza mutuamente: los clientes se pasan a otras formas de energía más limpias que producen menos contaminación y dióxido de carbono, y luego el distribuidor de carbón tiene que cerrar por falta de volumen de ventas suficiente para cubrir los costes. Los demás clientes del concesionario de carbón se ven obligados a reconvertirse, a menos que puedan encontrar otro concesionario de carbón cercano. Finalmente, la mina de antracita cierra porque no tiene suficiente volumen de ventas para cubrir sus costes.