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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
Investigación

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 mucho en común. Ambos son relativamente escasos, indispensables en la fabricación de muchos de los dispositivos electrónicos que utilizamos habitualmente, y se extraen en condiciones muy discutibles. Sin embargo, el cobalto ha llamado menos la atención a los medios de comunicación que el coltán. Al menos, hasta 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 también del coche eléctrico, están íntimamente ligados a la disponibilidad de cobalto. Y en estas circunstancias no es necesario esforzarse lo más mínimo para intuir que las empresas que compiten en estos mercados tienen puestos sus ojos sobre las reservas de este metal tan codiciado. Esta es la historia de una de las materias primas que contribuyen a que nuestra 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 propiedades magnéticas similares a las del hierro. De hecho, si echamos un vistazo a la tabla periódica de elementos veremos que está colocado entre el hierro y el níquel, y esto significa que la estructura atómica, y, por tanto, las propiedades químicas de estos elementos, son similares. Tanto es así que un átomo de cobalto tiene solo un protón más en el núcleo, y también un electrón más orbitando en torno a este, que el hierro.

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

El vínculo que existe entre estos elementos va más allá de su estructura atómica y sus propiedades químicas. De hecho, el cobalto suele encontrarse junto al níquel, aunque 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 interesante es que tanto el cobalto como las aleaciones en las que interviene son muy resistentes al desgaste y la corrosión, incluso cuando son sometidos a temperaturas muy altas.

Cobaltita

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

Pero sus aplicaciones no acaban aquí. Ni mucho menos. Uno de sus isótopos, el cobalto-60, que tiene el mismo número de protones y electrones que el cobalto (27), pero también un neutrón más en el núcleo que el cobalto presente en la naturaleza, es un metal radiactivo que se utiliza en radioterapia para tratar algunas formas de cáncer. El problema es que su período de semidesintegración, que es el tiempo que tardan en desintegrarse la mitad de los núcleos de una muestra, es de algo más de cinco años, y después de esa etapa sigue siendo muy radiactivo. Por esta razón su uso en aplicaciones médicas se está reduciendo en occidente.

Bateria 2

Y esto no es todo. El cobalto tiene más aplicaciones en las que aún 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 dispositivos 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 ahora las industrias de la electrónica de consumo y la automoción se lo rifen con el firme propósito de proteger 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 dispositivos electrónicos es bastante evidente. Y es que solo tenemos 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 indica que en la composición de este elemento intervienen, de alguna forma, iones de litio.

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

Un ion es, sencillamente, un átomo o una molécula que no es neutro desde un punto de vista 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 ahora a nuestra batería. Todos sabemos 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 tres elementos cruciales: un cátodo, un ánodo y un electrolito.

Bateria 1

Mi intención no es profundizar en detalles demasiado complicados, pero nos viene bien conocer algunos conceptos para entender 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 elemento no metálico de un circuito. En el caso de las baterías ese elemento no metálico es, precisamente, el electrolito, que podemos definirlo como una sustancia que contiene iones, y que, por esta razón, actúa como un conductor eléctrico.

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

La liberación de la energía eléctrica se produce gracias a un fenómeno conocido como reacción redox (reducción-oxidación), que es un proceso químico en el que un conjunto de electrones viaja de un elemento a otro, alterando su estado de oxidación. En nuestras baterías el cátodo es el elemento 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 proceso es posible debido a que el electrolito contiene una sal de litio que proporciona los iones necesarios para que la reacción electroquímica tenga lugar, con el consiguiente transporte de electrones. Lo más curioso es que el cátodo y el ánodo pueden recuperar su estado inicial durante la carga de la batería, que es lo que en los dispositivos que usamos hoy en día nos permite completar cientos de ciclos de carga y descarga antes de que la capacidad de acumulación de energía se vea reducida drásticamente.

Bateria 3

En definitiva, el objetivo de una batería es transformar la energía química que contiene en energía eléctrica, y, mediante el proceso 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 una cierta demanda energética, los electrodos se comunican a través de este y se produce la corriente eléctrica, que fluye desde el ánodo al cátodo, alimentándolo. Grosso modo, y sin entrar en detalles más farragosos, así es como funciona una batería estándar.

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

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

Pero las baterías de iones de litio no son perfectas. En su «debe» tienen la posibilidad de sobrecalentarse hasta el punto de llegar a explotar si se dan unas determinadas condiciones (todos recordamos lo que sucedió no hace mucho 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 similar a las de níquel-metal hidruro, si la temperatura ambiental es muy baja su rendimiento puede reducirse hasta un 25%, y, además, su fabricación es cara, aunque su coste se ha reducido durante los últimos años gracias a su producción masiva.

Descargabateria

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

De hecho, esta aplicación del cobalto se ha empezado a explotar de forma masiva durante los últimos dos o tres años, por lo que hasta ese momento este metal era adquirido mayoritariamente a quien se encarga de su extracción, que, como veremos más adelante, no siempre son compañías, por las empresas que se dedican a la fabricación de aleaciones para aplicaciones industriales.

Ya que hemos llegado hasta aquí merece la pena que demos un paso hacia delante más y nos detengamos un momento para analizar en qué elemento 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 utiliza para construir una matriz o un sustrato sobre el que se depositan unos pequeños parches de óxido de litio. De esta manera es posible obtener una capacidad de almacenamiento que es casi tres 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% después de completar 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 ahora es más asequible, pero no por ello menos interesante. Repasemos en primer lugar algunas cifras. Según el Instituto de Desarrollo del Cobalto (CDI), una 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 también una 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 también apunta que el 45% de todo el cobalto que se extrae se utiliza en la fabricación de baterías de iones de litio. Ahí es nada. La producción mundial en 2017 ascendió a 123.000 toneladas, y, de nuevo según el CDI, el gobierno chino ha comprado durante el último año y medio 5.000 toneladas de este elemento. Es evidente que a China, como el mayor productor de dispositivos electrónicos que es, le interesa sostener una reserva de cobalto capaz de satisfacer sus necesidades de fabricación. Es más, el 43% del cobalto refinado se produce en este país asiático.

Todas estas cifras son importantes porque pueden ayudarnos a entender la relevancia que ha adquirido el mercado del cobalto para los fabricantes de dispositivos electrónicos y baterías. De hecho, la necesidad de obtener el suministro que necesitan para mantener sus niveles de producción ha contribuido a sostener la inestabilidad que asola desde hace años no solo la región del Congo, sino también algunos de los países fronterizos, como Ruanda, en los que hay grupos armados que también 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 más 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 comunicación llevan haciéndose eco varios años de lo que está sucediendo en esta región africana, así como de la enorme inestabilidad social y política que ha provocado el interés de las corporaciones occidentales y asiáticas en el coltán y el cobalto. Algunas minas han pasado a estar 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 también se ven obligados a trabajar en las minas del Congo. En 2014 Unicef denunció que la cifra ascendía a unos 40.000 niños, algunos con tan solo siete años, forzados a realizar ese trabajo en unas condiciones que incluso para los adultos deben ser muy difíciles de soportar.

Ninoscongo

Hace unos meses Amnistía Internacional decidió trasladar esta denuncia hacia arriba para que las empresas que al final 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 más de una 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 mantenerse al margen de los conflictos 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 ayudar a combatir la inestabilidad de la zona

Otras compañías, como Samsung o 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 situación no mejorará si las empresas 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 o degradante.

El cobalto y el coche eléctrico

El crecimiento que con toda probabilidad experimentará el mercado de los vehículos eléctricos durante los próximos años, y la necesidad de dotarlos de baterías que tengan la máxima autonomía posible, no hará otra cosa que someter a más 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 más de cobalto que hoy 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 coche eléctrico requieren entre 8 y 12 Kg de cobalto.

Las compañías con más peso específico en este sector ya parecen estarse preparando para esta contingencia. Tesla, que, sin duda, es una de las más mediáticas, desveló a mediados del año pasado que planea construir a corto plazo tres 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 alcanzar las dos decenas alrededor de todo el planeta, aunque en principio no todas serán fábricas de baterías.

Por supuesto, esta compañía estadounidense no es la única que ya cuenta con al menos una fábrica gigantesca de baterías con la capacidad de producir más de 1 GWh en células de iones de litio. Actualmente existen en todo el planeta más de dos decenas de megafactorías, que pertenecen a empresas como LG Chem, Foxconn, TerraE, CATL, Northvolt o SK Innovations, entre otras.

El desarrollo técnico y científico no solo es deseable, sino que es un propósito que debemos proteger en la medida en que puede contribuir a mejorar nuestra calidad de vida. Y también a repartir las oportunidades. Pero, como hemos comprobado a lo largo de este artículo, es crucial que estos avances lleguen sin dejar a nadie tirado por el camino, algo que actualmente no está sucediendo. De lo contrario aquello que persigue será inalcanzable, y los conflictos 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 mundo tecnológico es un gigante con los pies de litio, cobalto y níquel

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