Así es el otro coltán: qué es, para qué sirve y cuál es el futuro del cobalto, el metal que hace posible que tu móvil sea como es

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El coltán y el cobalto tienen demasiado en común. Ambos son parcialmente escasos, indispensables en la fabricación de muchos de los aparatos electrónicos que utilizamos habitualmente, y se extraen en condiciones muy discutibles. Sin embargo, el cobalto ha llamado menos la curiosidad a los medios de notificación que el coltán. Al menos, inclusive ahora. A pesar de que ambas industrias están caracterizadas por la misma opacidad. Y la misma inestabilidad.

El presente y el futuro no solo del mercado de la electrónica de consumo, sino además del vehículo eléctrico, están íntimamente ligados a la disponibilidad de cobalto. Y en estas circunstancias no es necesario esforzarse lo mas mínimo para intuir que las compañías que compiten en estos mercados tienen puestos sus ojos sobre las reservas de este metal tan codiciado. Esta es la historia de alguna de las materias primas que contribuyen a que vuestra vida sea como es actualmente.

Cobalto: qué es y para qué sirve

Lo primero que nos interesa saber es que el cobalto es un metal ferromagnético, y que, por tanto, tiene unas pertenencias magnéticas semejantes a las del hierro. De hecho, si echamos un vistazo a la tabla periódica de objetos veremos que está colocado entre el hierro y el níquel, y esto significa que la estructura atómica, y, por tanto, las pertenencias químicas de estos elementos, son similares. Tanto es así que un átomo de cobalto tiene solo un protón mas en el núcleo, y además un electrón mas orbitando en torno a este, que el hierro.

El cobalto es un metal ferromagnético con unas pertenencias químicas semejantes a las del hierro y el níquel

El vínculo que existe entre estos objetos va mas allí de su estructura atómica y sus pertenencias químicas. De hecho, el cobalto suele encontrarse junto al níquel, siquiera es menos abundante que este último (se estima que en la corteza terrestre hay un 0,02% de níquel frente a solo un 0,001% de cobalto). Pero lo realmente atrayente es que tanto el cobalto como las aleaciones en las que interviene son muy resistentes al desgaste y la corrosión, inclusive cuando son sometidos a temperaturas muy altas.

Cobaltita

Además, su dureza y su resistencia a la tensión son muy semejantes a las del hierro y el níquel, lo que lo hace apto para intervenir en aleaciones que se usan en maquinaria industrial. Curiosamente, el cobalto también figura parte de la cobalamina, que no es otra cosa que la vitamina B12, por lo que además es esencial que esté presente, en chicas cantidades, en el organismo de todos los animales, incluidos nosotros, los criaturas humanos.

Pero sus aplicaciones no acaban aquí. Ni demasiado menos. Uno de sus isótopos, el cobalto-60, que tiene el idéntico número de protones y electrones que el cobalto (27), pero además un neutrón mas en el centro que el cobalto presente en la naturaleza, es un metal radiactivo que se aplica en radioterapia para tratar algunas formas de cáncer. El problema es que su lapso de semidesintegración, que es el período que tardan en desintegrarse la mitad de los núcleos de alguna muestra, es de algo mas de cinco años, y luego de esa etapa sigue siendo muy radiactivo. Por esta razón su uso en aplicaciones médicas se está disminuyendo en occidente.

Bateria 2

Y esto no es todo. El cobalto tiene mas aplicaciones en las que todavía no hemos indagado, pero de todas ellas la que da sentido al hecho de que este artículo sea publicado en Xataka es su utilidad en la fabricación de los electrodos de las baterías que alimentan buena parte de los aparatos que utilizamos todos los días, como nuestros smartphones, tablets y ordenadores portátiles.

Incluso ha adquirido un rol esencial en la fabricación de baterías para coches eléctricos, de ahí que ahorita las industrias de la electrónica de consumo y la automoción se lo rifen con el firme propósito de defender su producción de cara al futuro.

El cobalto y las baterías eléctricas

La importancia que tiene el litio en la fabricación de las baterías de nuestros aparatos electrónicos es suficiente evidente. Y es que solo poseemos que echar un vistazo a sus especificaciones para darnos cuenta de que en la sección que identifica las características de la batería siempre aparece el término Li-ion, que nos señala que en la composición de este componente intervienen, de alguna forma, iones de litio.

Un ion es un átomo u molécula que, al perder u ganar electrones, adquiere carga eléctrica positiva u negativa

Un ion es, sencillamente, un átomo u alguna molécula que no es neutro desde un punto de visión eléctrico, por lo que tiene carga eléctrica. Si esta carga es positiva el ion recibe el nombre de catión, y si es negativa se llama anión. Volvamos ahorita a vuestra batería. Todos comprendemos que su función es almacenar energía eléctrica y liberarla para que esta pueda ser utilizada por los componentes electrónicos de nuestros dispositivos. Para hacerlo, las baterías cuentan con 3 objetos cruciales: un cátodo, un ánodo y un electrolito.

Bateria 1

Mi intención no es profundizar en detalles demasiado complicados, pero nos viene bien saber algunos conceptos para comprender qué papel juega el cobalto en las baterías de iones de litio actuales. Sigamos adelante un poco más. El cátodo y el ánodo son los electrodos de la batería, y esto significa, sencillamente, que son conductores eléctricos que están en contacto con un componente no metálico de un circuito. En el caso de las baterías ese componente no metálico es, precisamente, el electrolito, que podemos definirlo como alguna sustancia que contiene iones, y que, por esta razón, actúa como un chófer eléctrico.

El electrolito contiene alguna sal de litio con los iones necesarios para que se produzca la reacción electroquímica

La liberación de la energía eléctrica se genera gracias a un prodigio conocido como reacción redox (reducción-oxidación), que es un procedimiento químico en el que un grupo de electrones viaja de un componente a otro, alterando su estado de oxidación. En vuestras baterías el cátodo es el componente que sufre la reacción de reducción, y, por tanto, recibe electrones y reduce su oxidación. Y el ánodo es el electrodo que hace todo lo contrario, es decir, pierde electrones, y, por esta razón, se incrementa su oxidación.

Este procedimiento es probable debido a que el electrolito contiene alguna sal de litio que proporciona los iones necesarios para que la reacción electroquímica tenga lugar, con el consiguiente transporte de electrones. Lo mas curioso es que el cátodo y el ánodo pueden recuperar su estado inicial mientras la carga de la batería, que es lo que en los aparatos que usamos hóy en día nos concede finalizar cientos de ciclos de carga y descarga anteriormente de que la capacidad de acumulación de energía se vea reducida drásticamente.

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En definitiva, el objetivo de alguna batería es convertir la energía química que contiene en energía eléctrica, y, mediante el procedimiento que acabamos de describir, esto es posible. Una vez que la batería se conecta a un circuito, o, lo que es lo mismo, se coloca en un dispositivo con alguna real demanda energética, los electrodos se comunican a través de este y se genera la corriente eléctrica, que fluye desde el ánodo al cátodo, alimentándolo. Grosso modo, y sin entrar en detalles mas farragosos, así es como funciona alguna batería estándar.

Llegados a este punto ya conocemos qué papel juega el litio en vuestras baterías, que es lo que pretendíamos. Ahora es atrayente que repasemos brevemente qué aportan estas baterías frente a las de níquel-cadmio u níquel-metal hidruro que usábamos habitualmente inclusive que comenzaron a extenderse las de iones de litio. Estas últimas se cargan mas rápido, tienen alguna mayor densidad energética (y, por tanto, nos ofrecen alguna mayor autonomía), son menos sensibles al «efecto memoria» y son mas ligeras. Como veis, sus ventajas no están nada mal.

Las baterías de iones de litio se cargan mas rápido que sus predecesoras, tienen alguna mayor densidad energética, son mas ligeras y además menos sensibles al «efecto memoria»

Pero las baterías de iones de litio no son perfectas. En su «debe» tienen la expectativa de sobrecalentarse hasta el punto de venir a explotar si se dan unas determinadas condiciones (todos recordamos lo que sucedió no hace demasiado a Samsung™ con su controvertido Galaxy™ Note 7), soportan un número de ciclos de carga y descarga inferior a las baterías de níquel-cadmio y semejante a las de níquel-metal hidruro, si la temperatura ambiental es muy baja su rendimiento puede reducirse inclusive un 25%, y, además, su fabricación es cara, siquiera su coste se ha estrecho mientras los últimos años gracias a su producción masiva.

Descargabateria

Ya conocemos con real claridad cómo funcionan las baterías, y además qué rol ejerce el litio en ellas. ¿Qué pinta aquí entonces el cobalto? Muy sencillo: se aplica para incrementar sensiblemente el rendimiento del litio en las baterías, lo que hace probable dilatar la autonomía de nuestros dispositivos, que es lo que todos queremos.

De hecho, esta aplicación del cobalto se ha empezado a abusar de figura masiva durante los últimos 2 u 3 años, por lo que inclusive ese instante este metal era adquirido mayormente a quien se encarga de su extracción, que, como veremos mas adelante, no siempre son compañías, por las compañías que se dedican a la fabricación de aleaciones para aplicaciones industriales.

Ya que hemos llegado inclusive aquí merita la pena que demos un paso hacia adelante mas y nos detengamos un instante para examinar en qué componente de la batería en particular se usa el cobalto. Partiendo de lo que ya sabemos, identificarlo es sencillo: en el electrodo positivo. El óxido de cobalto se aplica para fabricar alguna matriz u un sustrato sobre el que se depositan unos pequeños parches de óxido de litio. De esta modo es probable obtener alguna capacidad de almacenamiento que es casi 3 veces mayor que la de las baterías de iones de litio que no recurren al cobalto. Además, su capacidad se reduce solo un 1,8% luego de finalizar unos 130 ciclos de carga, lo que no está nada mal.

Cuánto cobalto hay y dónde está

Ya hemos superado toda la carga técnica del artículo, y lo que viene ahorita es mas asequible, pero no por ello menos interesante. Repasemos en primer lugar algunas cifras. Según el Instituto de Desarrollo del Cobalto (CDI), alguna organización internacional sin ánimo de lucro que se creó en 1982 para defender la producción y el uso responsable de este metal, en torno al 60% del cobalto mundial es extraído de las minas de la República Democrática del Congo. Curiosamente, este país africano alberga además alguna de las mayores reservas de coltán, cobre y níquel del mundo.

Repartocobalto Fuente: Macquarie Research Report, octubre de 2017

Pero este no es el único dato interesante. El CDI además apunta que el 45% de todo el cobalto que se extrae se aplica en la fabricación de baterías de iones de litio. Ahí es nada. La producción mundial en 2017 ascendió a 123.000 toneladas, y, de reciente según el CDI, el gobierno chino ha comprado mientras el último año y medio 5.000 toneladas de este elemento. Es evidente que a China, como el mayor productor de aparatos electrónicos que es, le interesa sostener alguna reserva de cobalto apto de satisfacer sus necesidades de fabricación. Es más, el 43% del cobalto refinado se genera en este país asiático.

Todas estas cifras son fundamentales porque pueden ayudarnos a comprender la relevancia que ha adquirido el mercado del cobalto para los fabricantes de aparatos electrónicos y baterías. De hecho, la necesidad de obtener el suministro que requieren para mantener sus niveles de producción ha contribuido a sostener la inestabilidad que asola desde hace años no solo la región del Congo, sino además algunos de los países fronterizos, como Ruanda, en los que hay grupos armados que además tienen interés en hacerse con el control de las minas de coltán, níquel y cobalto.

Así son las condiciones en las que se extrae

La extracción del cobalto, el coltán y el níquel en la República Democrática del Congo, que, como hemos visto unos párrafos mas atrás, es el mayor suministrador mundial de estos metales, se lleva a cabo casi siempre en unas circunstancias realmente lamentables. Las personas que trabajan en las minas lo hacen en unas condiciones deplorables, sin recursos, sin apenas medios, extrayéndolo descalzos y con sus propias manos… En unas condiciones de absoluta insalubridad.

El 60% del cobalto mundial se extrae de las minas de la República Democrática del Congo

Los medios de notificación llevan haciéndose eco diversos años de lo que está sucediendo en esta región africana, así como de la enorme inestabilidad social y política que ha provocativo el interés de las corporaciones occidentales y asiáticas en el coltán y el cobalto. Algunas minas han pasado a Estad controladas por grupos armados que obligan a las personas que viven en los pueblos de la zona a trabajar en esas condiciones tan lamentables que he mencionado antes.

Pero lo peor de todo es que, al parecer, muchos niños además se ven obligados a trabajar en las minas del Congo. En 2014 Unicef denunció que la suma ascendía a unos 40.000 niños, algunos con tan solo 7 años, forzados a realizar ese labor en unas condiciones que inclusive para los adultos deben ser muy difíciles de soportar.

Ninoscongo

Hace unos meses Amnistía Internacional determinó llevar esta denuncia hacia arriba para que las compañías que al meta de la cadena se quedan con el cobalto y el coltán, que no son otras que las grandes corporaciones tecnológicas de Asia y Occidente, sintiesen esa presión y se viesen obligadas a tomar «cartas en el asunto».

Apple no tardó en reaccionar ante el cariz que empezó a tomar este conflicto cuando comenzó a ser conocido por la opinión pública, y hace poco mas de alguna semana conocimos a través de Bloomberg que los de Cupertino han decidido comprar el cobalto que utilizan para fabricar sus baterías directamente a los mineros. Al parecer, su intención es sostenerse al margen de los disputas de la zona y no recurrir a intermediarios, que son en gran medida los responsables de la inestabilidad que azota a la región africana.

Apple ha declarado que pretende comprar el cobalto directamente a los mineros para prescindir de los intermediarios y salvar a combatir la inestabilidad de la zona

Otras compañías, como Samsung™ u Daimler, han respondido a la denuncia de Amnistía Internacional asegurando que hacen todo lo que está en su mano para rastrear el origen tanto del cobalto como del coltán. Pero concluyeron sus declaraciones afirmando que la trazabilidad de estas materias primas es muy compleja debido a lo confusa que es la cadena de suministro.

Es evidente que, dadas las circunstancias, esta ocasión no mejorará si las compañías que compran estos minerales no se involucran tanto como sea necesario para garantizar que el cobalto, el litio, el níquel, el coltán, el manganeso y el cobre que adquieren tiene un origen lícito, y que ninguno de los eslabones de la cadena de producción se ha visto sometido a un trato inhumano u degradante.

El cobalto y el vehículo eléctrico

El crecimiento que con toda probabilidad experimentará el mercado de los vehículos eléctricos mientras los próximos años, y la necesidad de dotarlos de baterías que posean la máxima autonomía posible, no hará otra cosa que someter a mas presión al mercado del cobalto. Nicolás Walewski, el consultor especializado en este ámbito de la firma Alken Asset Management, afirma que los vehículos eléctricos representarán el 20% del mercado total de automóviles en 2025.

Cargacoche

Cuando esto suceda será necesario extraer 200.000 toneladas anuales mas de cobalto que hóy en día para satisfacer las demandas mundiales de este mineral, lo que equivale a triplicar la producción actual. Este cálculo toma como punto de partida la aceptación de que, según Walewski, las baterías de un vehículo eléctrico requieren entre ocho y doce Kg de cobalto.

Las compañías con mas peso específico en este sector ya parecen estarse organizando para esta contingencia. Tesla, que, sin duda, es alguna de las mas mediáticas, desveló a mediados del año pasado que planea fabricar a corto plazo 3 nuevas gigafactorías que se unirán a la que ya tiene en Nevada (especializada en la fabricación de baterías de iones de litio), y a las plantas de Fremont y Buffalo. Y en el futuro esta cifra, según Elon Musk, podría incrementarse hasta lograr las 2 decenas alrededor de todo el planeta, siquiera en inicio no todas serán fábricas de baterías.

Por supuesto, esta compañía estadounidense no es la única que ya cuenta con al menos alguna industria gigantesca de baterías con la capacidad de producir mas de uno GWh en células de iones de litio. Actualmente existen en todo el planeta más de 2 decenas de megafactorías, que corresponden a compañías como LG Chem, Foxconn, TerraE, CATL, Northvolt u SK Innovations, entre otras.

El desarrollo técnico y científico no solo es deseable, sino que es un propósito que debemos defender en la medida en que puede contribuir a mejorar vuestra calidad de vida. Y además a repartir las oportunidades. Pero, como hemos comprobado a lo largo de este artículo, es decisivo que estos avances lleguen sin dejar a nadie tirado por el camino, algo que actualmente no está sucediendo. De lo opuesto aquello que persigue será inalcanzable, y los disputas no solo no se resolverán, sino que podrían ir a más. Confiemos en la llegada de tiempos mejores.

Imágenes | Wikimedia | Pexels | Sdk16420 | Julien Harneis
Más información | Bloomberg | The Washington Post | BBC | Blogthinkbig | Benchmark Mineral Intelligence
En Xataka | Las problemáticas entrañas de las baterías: el planeta tecnologico es un gigantesco con los pies de litio, cobalto y níquel

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