La transición energética está creando una transición histórica de los materiales. Aquí el porqué 

Se espera que el continuo crecimiento económico, motivado por la expansión de la población y la urbanización, impulse un aumento del 30% de la demanda mundial de materiales de aquí a 2050. Se prevé que los materiales tradicionales, como el cemento, la madera, el hierro y el acero, sean los más demandados, especialmente en el sector de la construcción.

Este crecimiento de la demanda de materiales se deberá a la transición hacia el objetivo de cero emisiones netas de gases de efecto invernadero (GEI) y al despliegue asociado de nuevas tecnologías energéticas. Estas tecnologías incluirán, entre otras, la energía renovable, el almacenamiento de energía y el hidrógeno.

A medida que se acelera la demanda de materiales tradicionales y nuevos, la transición energética está creando ahora una "transición de materiales", impulsada por dos motores clave.

Uno de los motores es el desarrollo y la producción de materiales nuevos y mejorados que desempeñarán un papel fundamental en la transición energética. Minerales críticos, por ejemplo, o materiales como polímeros de ingeniería y fibras de carbono.

El otro motor clave es la transición de materiales con alta intensidad energética y de emisiones elevadas a otros con menor intensidad energética y de emisiones, como el acero bajo en carbono, por ejemplo.

Los materiales utilizados en las energías renovables y las baterías ya han experimentado un crecimiento significativo de la demanda relativa a lo largo del tiempo. Rystad Energy señala que la demanda global de materiales para el sector de las energías renovables y las baterías era de 72 millones de toneladas métricas (MMt) en 2022. Se espera que esta cifra se cuadruplique en 2050, alcanzando aproximadamente los 316 MMt, y es probable que supere los 400 MMt si la transición energética avanza a un ritmo acelerado.

Para apoyar la infraestructura energética en expansión, se espera que la red eléctrica mundial casi se duplique en tamaño para 2050, cubriendo una distancia de 145 millones de kilómetros. Además, el auge de la Inteligencia Artificial está impulsando su propio aumento de la demanda de energía y pone en evidencia la necesidad de mejorar la infraestructura de la red, lo que requerirá más materiales. Se calcula que cada megavatio (MW) de capacidad eléctrica de un centro de datos podría requerir entre 20 y 40 toneladas de cobre para mejorar la red, una materia prima que ya escasea. Si la transición se desarrolla a un ritmo más rápido, serían necesarios 18 millones de kilómetros adicionales de red, lo que requeriría aproximadamente 30 millones de toneladas de cobre adicionales.

Sin embargo, está surgiendo un escenario en el que todos salen ganando, no solo en lo que respecta a las oportunidades para reducir las emisiones asociadas a la producción de materiales, sino también en la forma en que esos materiales se utilizan en la fabricación de nuevas tecnologías energéticas.

Los materiales presentan múltiples facetas en su uso para reducir la energía, los materiales y las emisiones asociadas a la transición, así como en su contribución a que las sociedades produzcan las nuevas tecnologías que pueden ayudar a alcanzar las ambiciones de cero emisiones netas de GEI. Se necesitan materiales para fabricar turbinas eólicas, paneles solares, dispositivos de almacenamiento, todos los medios de transporte y la infraestructura necesaria para mitigar las emisiones. Estas tecnologías suelen requerir más materiales físicos para la misma producción de energía en comparación con sus equivalentes convencionales, especialmente durante la fase de construcción.

A medida que los aerogeneradores aumentan de tamaño, por ejemplo, materiales avanzados como los polímeros termoestables, la fibra de vidrio y las fibras de carbono ayudan a reducir el peso extra y a aumentar su eficiencia energética, reduciendo el impacto ambiental por kWh de capacidad instalada.

La medida en que las cadenas mundiales de suministro de materiales puedan seguir el ritmo de las nuevas y aceleradas fuentes de demanda será un factor determinante de los esfuerzos mundiales de reducción de emisiones.

El suministro de muchos minerales, metales y materiales necesarios para las tecnologías climáticas clave se enfrenta a una posible escasez de aquí a 2030. Mientras que algunos, como el níquel, pueden experimentar una escasez modesta (de aproximadamente un 10-20%), otros, como el disprosio, utilizado en la mayoría de los motores eléctricos, podrían sufrir una escasez de hasta el 70% de la demanda. Sin una previsión adecuada para satisfacer la creciente demanda de los recursos necesarios para la transición, la escasez podría afectar a la velocidad de la transición. Pueden provocar picos de precios y volatilidad en el valor de los materiales y en las cadenas de suministro, encareciendo las tecnologías que permiten y reduciendo los índices de adopción.

Es probable que la energía y la intensidad de las emisiones se conviertan en atributos cada vez más importantes en la transición de los materiales. Los materiales con alta intensidad energética y de emisiones tendrán que ser sustituidos por otros de menor intensidad energética y de emisiones.

Por ejemplo, con el creciente interés por reducir el peso en la industria automovilística, productos como el polipropileno, un tipo de termoplástico, pueden utilizarse para mejorar la eficiencia energética inducida por los materiales, reduciendo al mismo tiempo las emisiones mediante la sustitución. Si el mundo sustituyera hoy el 20% de la producción mundial de acero bruto por polipropileno, se ahorrarían 595 MMt de CO2, es decir, la totalidad de las emisiones anuales de un país como Alemania.

Del mismo modo, sustituir el 8% de las tuberías de cobre por plásticos HDPE/PVC basados en el carbono podría ahorrar unos 90 MMt de cobre de aquí a 2050 y 285 MMt de CO2.

Los materiales tienen una huella de carbono asociada, que puede ir más allá de la producción. La elección de materiales debe empezar por adoptar un enfoque integrador que amplíe los límites del sistema de los aspectos exclusivamente operativos de la producción para incluir consideraciones sobre el uso previsto, el despliegue y la eficiencia, así como la eliminación y el reciclado, donde corresponda.

Adoptar nuevas metodologías que adopten un enfoque adecuado de Evaluación del Ciclo de Vida (ECV) es especialmente importante para la transición energética si se tiene en cuenta la intensidad de recursos y materiales de muchas nuevas tecnologías energéticas.

Por ejemplo, los plásticos suelen tener una mayor intensidad de emisiones en comparación con el acero por tonelada durante su producción (4 frente a 2 kg CO2e/tonelada); sin embargo, los plásticos como el polipropileno son mucho más ligeros que el acero y, por lo general, se necesita menos cantidad para muchas aplicaciones ligeras. Como resultado, la sustitución del acero por polipropileno para conseguir un peso más ligero en la industria del automóvil puede suponer mejoras significativas en la eficiencia del combustible y una reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero durante su funcionamiento. Los plásticos también pueden reciclarse, y pueden realizarse evaluaciones "cradle-to-cradle" que proporcionen indicadores no solo de las emisiones de carbono, sino también de la circularidad de los materiales. Por lo tanto, para obtener una perspectiva global, es esencial realizar análisis del ciclo de vida de los materiales específicos para cada aplicación.

Como resultado, será necesario desarrollar la evaluación de los materiales con un enfoque holístico de la contabilidad de las emisiones de carbono en el que se tengan en cuenta tanto las emisiones de la cadena de suministro procedentes de la fabricación y la producción, como las emisiones netas resultantes del despliegue de los productos finales.

Para mitigar ese riesgo, las empresas, los gobiernos y los responsables políticos deben comprender mejor cómo la transición energética está creando una transición de los materiales, y lo que eso significa en términos de adaptación del valor global de los materiales y la dinámica de la cadena de suministro.

Hay varias herramientas disponibles para facilitar un sistema mundial de suministro de materiales mejorado que satisfaga las necesidades de la transición energética. Entre ellas se encuentran la promulgación de leyes por parte de los responsables políticos, un mayor apetito por el riesgo por parte del sector financiero, el desarrollo y despliegue de nuevas tecnologías y la inclusión de la intensidad energética y de emisiones en el diseño de los productos.

La escala, las oportunidades y los retos de la transición de los materiales apenas empiezan a comprenderse y apreciarse. Para aprovechar todo el potencial de los nuevos materiales, incluidos los materiales tradicionales fabricados de forma más sostenible, será necesario crear nuevas cadenas de valor y reconfigurar las existentes.

A medida que el mundo acelera la transición energética y el despliegue de tecnologías de reducción de emisiones que permitan un mundo con cero emisiones netas, existe el riesgo de que el suministro de materiales no aumente con la suficiente rapidez.

Si se hace bien, la transición de los materiales puede apoyar la transición energética para conseguir un mundo más sano y sostenible para todos.

Este artículo ha sido posible gracias a las contribuciones de: Bassam Fattouh, Oxford Institute for Energy Studies; Lame Verre, SSE Energy Solutions; Hannah Hauman, Trafigura, Tatsuya Terazawa, The Institute of Energy Economics, Japón; David Victor, UC SD; y Andrew Herscwitz.