En el año 2019, España entró en el TOP 10 por capacidad instalada de energía renovable. Con una capacidad total de 54.592 MW, siendo el 47 % de origen eólico, 16 % fotovoltaico y 37 % el resto de las formas de energía renovable.

  La energía renovable tiene como ventaja principal la fuente ilimitada para la producción de energía (viento, sol) y una emisión directa de CO2 nula. Si bien es cierto, la producción de aerogeneradores o placas solares

Reciclar la energía renovable.
Parte 1/3.

RESIDUOS RENOVABLES 

Parte 1/3

6 AGOSTO 2020

Diego Merello

En el año 2019, el incremento de la capacidad de energía renovable instalada en el mundo fue de 6 GW. O lo que es lo mismo, más de un 10% de la capacidad instalada total en España hasta 2019. Según IRENA (Agencia Internacional de las Energías Renovables), España entró en el TOP 10 por capacidad instalada de energía renovable. Con una capacidad total de 54.592 MW, siendo el 47 % de origen eólico, 16 % fotovoltaico y 37 % el resto de las formas de energía renovable.

  La energía renovable tiene como ventaja principal la fuente ilimitada para la producción de energía (viento, sol) y una emisión directa de CO2 nula. Si bien es cierto, la producción de aerogeneradores o placas solares, la logística y su construcción produce mayor CO2 que en otras fuentes de energías no renovables, como la nuclear. A esto se le conoce como el Análisis de Ciclo de Vida (LCA), y consiste en medir las emisiones de gases de efecto invernadero desde que se empieza a explorar geológicamente, la extracción minera, la logística hasta una planta de producción y hasta que se tiene el producto final. Y sirve para comparar, por ejemplo, si genera más emisiones un tornillo hecho en España o en otro lugar hasta que lo tiene una persona.

El LCA es mayor porque se necesitan muchas materias primas minerales para producir las placas solares o aerogeneradores y su logística desde lugares remotos. Centrándome en la energía eólica onshore, que es actualmente la fuente de energía renovable más implantada en España, voy a hacer un análisis de las materias primas minerales que se necesitan y la gestión de los residuos. Después de 25 años, la vida útil de un aerogenerador llega a su fin y es necesario tener una capacidad para poder gestionar los residuos. Desde el año 2000, la potencia instalada en España ha subido un 1.215%, de 2.079 MW a más de 25.255 MW. En el año 2019, en España había 1.203 parques eólicos en un total de 807 municipios, la suma total de aerogeneradores ascendía a 20.940.

Un aerogenerador onshore de 2 MW (la media española es de 2.5 MW) cuenta con 1.200 toneladas de torre compuesta de hormigón y acero principalmente, 19,5 toneladas de fibra de vidrio en las tres palas y el resto unas 59 toneladas de nacelle, rotor, generador, multiplicadora, rodamientos, sistemas de giro de cobre, súper imanes y otros. Los aerogeneradores que se construirán en los próximos años serán de mayor capacidad y requerirán mayor cantidad de materiales.

Palas de aerogeneradores en Wyoming, EE. UU. (Bloomberg)

Las palas de los aerogeneradores están hechas de fibra de vidrio. También tienen un gran inconveniente a la hora de gestionarse como residuos ¡son enormes! Las palas de los aerogeneradores miden unos 40 metros y están enganchadas a torres de hormigón de unos 100 metros de altura. Mientras que la vida útil de un aerogenerador es de unos 25 años, la de las palas es de 15, ya que están expuestas a condiciones y velocidades de viento más extremas. Actualmente, su gestión después de su vida útil supone un gran problema. A principio de año los satélites captaron imágenes de palas siendo enterradas a pocos metros del suelo para evitar ser recicladas. Esto lleva a la contaminación de la tierra y hace que ésta deje de ser productiva.

Se están desarrollando nuevas metodologías que permiten aprovechar estas palas una vez que han agotado su utilidad en los molinos. Recientemente se está probando incorporar estas fibras de vidrio a los materiales de construcción, como el cemento, aportando así mayor resistencia y ahorro de peso.

La Unión Europea estableció en el CDW que para 2020 el 70% de los materiales de la construcción debían ser reciclados.

La torre de un aerogenerador cuenta con 1.200 toneladas de hormigón, pero la gestión de los materiales de construcción está bien reglada por parte de la Unión Europea, Construction and Demolition Waste Management Protocol (CDW). Ya que supone entre un 25 a un 30 % de los residuos generados en la UE. Por ello, se creó este protocolo y existen empresas que se dedican a reciclar infraestructura civil. Con respecto al CDW la UE estableció que para 2020, el 70% de los residuos no peligrosos de la construcción y demolición tienen que ser reciclados

Por último, lo que concierne a los metales, me centro en los super imanes que existen en el rotor. Estos están hechos con tierras raras. Estos metales, que empezaron a ser útiles para el ser humano en la segunda mitad del siglo pasado, son fundamentales para el desarrollo tecnológico actual. En un aerogenerador hay hasta 2 toneladas de estos. Debido a sus propiedades físicas y químicas, capaces de estar sometidos a altas temperaturas, tener conductividades eléctricas o térmicas altísimas, las tierras raras son parte fundamental de la tensión en la que se encuentran China y Estados Unidos. China controla el mercado de estos metales, primero por tener el mayor yacimiento, en Bayan Obo, y luego por tener la capacidad para refinarlos (se requiere muchos químicos que probablemente países europeos no producirían por la presión de la sociedad o grupos ecologistas) y tener la capacidad de venderlos luego a las diferentes compañías tecnológicas.

Las tierras raras son parte fundamental de la tensión en la que se encuentran China y Estados Unidos.

Este súper imán del que estamos hablando está hecho de una tierra rara crucial para diferentes tecnologías: el neodimio (Nd). El imán que está hecho de hierro y boro, se refiere a él como NdFeB, presenta un gran reto para los países europeos. Ya que son muy grandes y se quiere prescindir de tener que depender de importarlo por su gran valor estratégico. En los últimos meses se han dado grandes pasos para reciclar estos súper imanes de gran tamaño, desarrollando un proceso de electrolixiviación (como cuando se oxida un metal en presencia de agua ayudado por corrientes eléctricas). Estos últimos avances, son de especial importancia ya que el Nd se deposita en un cátodo mientras los otros elementos se quedan en suspensión y se puede recoger esta gran cantidad del metal estratégico.

superimanes mineria tierras raras
Deposición del Nd en cátodo de cobre mediante electrolixiviación (One-step recovery REE oxalates in electro-leaching)

Para concluir, en este artículo quería hacer notar de la importancia por parte de los gobiernos europeos y de las empresas tecnológicas para gestionar correctamente los residuos de la energía eólica. En los últimos años se ha reconocido al litio como un metal fundamental para nuestros días, y es que la innovación permite conocer mejor los elementos metálicos que tenemos y conseguir con ellos diferentes aplicaciones. Con esto quiero decir que, a lo mejor en unos años, los aerogeneradores cambiarán los materiales de sus palas (existen prototipos de madera, altamente reciclable) o se desarrollarán unas baterías para almacenar la energía producida por las fuentes de energías renovables, y os metales juegan un papel fundamental. Sabiendo que en cada aerogenerador hay 2 toneladas de tierras raras, y que ya no están en China, si no en España, nos beneficia el acceso a ellos. Hace unos años, el litio era imposible de reciclar, mientras tanto, el 90% de las baterías de litio usadas en el 2018 iban a China, sabiendo que no se podía reciclar. Pues bien, tanto Tesla con Umicore como el gobierno chino, se han puesto manos a la obra, y ya hay noticias de los grandes avances en el reciclaje del litio. Como ha pasado recientemente con los súper imanes de NdFeB.

Diego Merello García

MSc Sustainable and Innovative Natural Resources Management

 

 

Referencias: