Disponibilidad, sostenibilidad y circularidad de las materias primas necesarias para el desarrollo del mercado del hidrógeno

El pasado mes de diciembre el Consejo del Hidrógeno y el Banco Mundial publicaron un informe titulado “Sufficiency, Sustainability, and Circularity of Critical Materials for Clean Hydrogen”, que ahonda en las materias primas que se utilizan en la cadena de valor del hidrógeno, con especial interés en los metales. Utilizando nuevos datos sobre la intensidad de los materiales de las tecnologías clave, el informe estima la cantidad de minerales críticos necesarios para el crecimiento del mercado del hidrógeno verde. Además muestra cómo incorporar prácticas y políticas sostenibles para la extracción y procesamiento de los materiales puede ayudar a minimizar su impacto medioambiental. La clave de estos enfoques es el uso de materiales reciclados, la innovación en el diseño para reducir la intensidad de estos materiales y la adopción de políticas incluidas en el Marco Climate-Smart Mining (CSM), para reducir los impactos en las emisiones de GEIs y la huella hídrica.

De acuerdo con las previsiones del Consejo del Hidrógeno el mercado del hidrógeno debe multiplicarse por siete hasta 2050 para apoyar la transición energética a nivel global. Dos tercios de la producción de hidrógeno en dicho año se obtendrán mediante electricidad renovable y electrolizadores, el resto corresponderá al reformado de metano con captura y almacenamiento de carbono. También la Agencia Internacional de la Energía (IEA) prevé un aumento de la producción de hidrógeno del 135% entre 2020 y 2030 para cumplir con su trayectoria cero neto. Por su parte, IRENA, la Agencia Internacional de Energías Renovables, contempla que el hidrógeno limpio representará el 12% del consumo de energía final en 2050 en su Escenario 1,5 ºC, mientras que BNEF estima un papel aún más importante de hasta el 24%.

Un crecimiento de esa magnitud aumentará la demanda de ciertos materiales como aluminio, cobre, iridio, níquel, platino, vanadio y cinc para apoyar a las tecnologías del hidrógeno como: tecnologías de electricidad renovable, electrolizadores para producción de hidrógeno renovable, almacenamiento de carbono para tecnologías de hidrógeno bajo en carbono y pilas de combustible de hidrógeno para aplicaciones de movilidad.

Por tanto, para conseguir el desarrollo sostenible y a gran escala del hidrógeno, es vital analizar el impacto de la intensidad de estos materiales. Esto puede ayudar en primer lugar a identificar cuellos de botella en el suministro de un material crítico, que podría poner en jaque a todo el sector del hidrógeno o a un componente tecnológico concreto. En segundo lugar, pone de manifiesto la necesidad de considerar retos medioambientales más amplios (impacto en las emisiones de GEIs o tensiones en el suministro de agua) que pueden surgir como consecuencia de las actividades de extracción y procesamiento de dichos materiales. Y por último, mientras que la huella de carbono de la economía del hidrógeno es pequeña, merece la pena estudiar si los materiales que necesita el hidrógeno podrían competir con la demanda a gran escala de otros sectores de rápido crecimiento implicados en la transición baja en carbono, como las energías eólica y solar y la tecnología de baterías.

Pues bien, el informe, examina estas tres áreas críticas. Y el resultado de este análisis pone de manifiesto que el origen de la mayor demanda de materiales es probable que sea la capacidad de generación de electricidad renovable necesaria para el desarrollo del hidrógeno. Entre estos materiales se incluyen el aluminio, el cobre, el níquel y el cinc, si bien la cantidad y composición dependerán mucho del tipo (y subtipos) de electricidad renovable utilizada para alimentar los electrolizadores. Un mayor uso de fotovoltaica podría aumentar la demanda de aluminio, mientras que el mayor uso de eólica implicaría la necesidad de cinc o incluso de disprosio o neodimio, si se usan aerogeneradores de imanes permanente. Por detrás de estos materiales hay otro grupo más amplio de materiales que se necesitan en cantidades volumétricas absolutas menores, muy diseminadas entre los diferentes tipos de tecnologías relacionadas con el hidrógeno, desde platino e iridio a cerio y cobalto. Algunos se utilizan en una sola tecnología como ocurre con el cerio y las pilas de combustible, mientras que otros se utilizan en todo el sector como el níquel y el titanio.

Una de las principales conclusiones del informe es que el grado del impacto de las materias primas en las tecnologías del hidrógeno y las pilas de combustible es pequeño, tanto a la escala de la demanda actual de materias primas críticas, como respecto a la demanda futura. Sin embargo, esto no quiere decir que se deba obviar la cantidad de materias primas críticas que se emplean en este sector. Adoptar marcos como el Climate-Smart Mining Framework del Grupo Banco Mundial puede ayudar a gestionar el uso de materas primas críticas en el desarrollo del hidrógeno y las pilas de combustible, a la vez que proporcionar la seguridad de suministro de dichas materias primas.

Otra de las conclusiones positivas del informe es que es posible que haya suministro suficiente de los minerales y metales necesarios para las tecnologías del hidrógeno, que sea un suministro sostenible y que puedan formar parte de la economía circular con altos porcentajes de tasa de reciclaje.

Hablando de la existencia de suficientes materiales, por ejemplo, la demanda de cinc para la producción de hidrógeno limpio en 2050 representaría un 4% de la producción actual de cinc. Pero esta demanda de cinc se debe ver en el contexto de la transición baja en carbono. Los minerales como el grafito, necesario en electrolizadores alcalinos y el cobalto, utilizado en la producción de hidrógeno bajo en carbono, se enfrentan a aumentos de demanda potencialmente grandes, pero altamente inciertos, generados por la transición limpia en su conjunto, principalmente debido al uso en baterías de iones de litio. Por tanto, aunque la demanda de producir hidrógeno limpio en sí representa solo una pequeña parte de la producción mineral actual, el abastecimiento de estos materiales puede crear desafíos para el sector del hidrógeno, ya que la escala de la demanda de otros segmentos podría implicar escasez o precios más altos. Comprender los diferentes contextos de demanda en los que se encuentran los materiales clave para el sector del hidrógeno, utilizando herramientas como la Matriz de Riesgo de Demanda del Banco Mundial, es una acción vital para los gobiernos y el sector privado en la búsqueda por asegurar el suministro de materiales para el despliegue de hidrógeno limpio.

Existen pocos desafíos con respecto a la escala de los recursos identificados en comparación con la demanda de materiales. Sin embargo, hay algunos materiales para los que los niveles de producción podrían ser un desafío clave, pero también en algunos casos una oportunidad. Entre ellos los más importantes son el platino y el iridio. La demanda de platino para la producción de hidrógeno podría suponer en la década de 2030 más de un tercio de los niveles de producción actuales. Esto podría crear a corto plazo desafíos para satisfacer esta demanda, aunque por el contrario, podría coincidir con la reducción de la demanda de otros usos actuales

Más desafiante es el iridio, necesario para los electrolizadores de membrana de electrolito polimérico, con una producción fuertemente concentrada en el sur de África. La demanda de iridio para el sector del hidrógeno podría alcanzar en la década de 2040 más del 160% de la producción actual, dependiendo de la medida en que se reduzca la intensidad del uso de iridio en estos electrolizadores y se logren mayores tasas de reciclaje.

El informe también analiza los impactos ambientales (emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y huella hídrica) del abastecimiento de los materiales necesarios para la producción y el consumo de hidrógeno limpio. Si bien a escala macro es probable que las huellas medioambiental e hídricas sean pequeñas en comparación con otros sectores, para que el hidrógeno limpio desempeñe su papel completo en la lucha contra el cambio climático, aún deben minimizarse mediante la adopción de prácticas y políticas sostenibles. Entre estos, los principales son el mayor uso de materiales reciclados, las innovaciones en el diseño para reducir la intensidad de los materiales y la adopción de políticas del Marco Climate-Smart Mining del Banco Mundial.