Materias primas metálicas: los pilares de la economía circular

La interrupción de las cadenas de suministro durante la pandemia de covid y la dependencia de países como China han puesto en el orden del día la cuestión de la seguridad del suministro de materias primas. La guerra de Ucrania y las consiguientes sanciones económicas contra Rusia han avivado además el debate sobre la seguridad del abastecimiento y la economía circular. El evento Bright World of Metals, formado por las ferias Gifa, Metec, Thermprocess y Newcast, que se celebrará en Düsseldorf del 12 al 16 de junio de 2023, situará estos temas candentes en el centro del escenario.

El acero y las materias primas del acero también están sujetos a las sanciones impuestas a Rusia por la UE. Paso a paso, las sanciones se ampliaron para incluir todos los productos siderúrgicos e incluso se prohíben las importaciones de acero ruso en la UE a través de terceros mercados. No obstante, los resultados son aleccionadores desde la perspectiva de la industria siderúrgica alemana. La Wirtschaftsvereinigung Stahl (Federación Alemana del Acero) lamenta que algunos Estados miembros de la UE siguieran adelante con periodos de transición muy largos, hasta octubre de 2024, en el segmento muy relevante de los llamados productos semiacabados de acero. Esto significa que las importaciones de acero ruso en la UE apenas cambiarán en un futuro próximo. Mientras que, tras la adopción del cuarto paquete de sanciones el 15 de marzo de 2022, el 52% de los suministros de acero ruso seguían siendo admisibles (en comparación con las importaciones de 2021), esta cifra sigue siendo tan alta como el 47% incluso después del ya noveno paquete de sanciones. A excepción del gas y el petróleo, las sanciones de la UE contra Rusia apenas se perciben en los suministros de materias primas. De todos modos, las materias primas críticas habían quedado excluidas en gran medida de las sanciones, y para la industria siderúrgica alemana Rusia sólo había sido un proveedor importante de materias primas como el carbón y los materiales de aleación. A raíz de las sanciones, las empresas han reorientado sus compras de materias primas hacia otras fuentes.

Los proveedores rusos de metales, como el productor de aluminio Rusal y el proveedor de níquel Norilsk Nickel, Nornickel para abreviar, no se ven afectados de todos modos por estas sanciones, de modo que Europa sigue importando de Rusia metales como níquel, cobre y aluminio a gran escala. Grupos de presión como la Federación de Consumidores de Aluminio de Europa (FACE) llevan años quejándose del poder de mercado de los grandes productores europeos y se han pronunciado con éxito contra las restricciones a la importación de aluminio ruso. Rusal es el mayor productor ruso de aluminio, y ocupa el tercer lugar en el mercado mundial tras los productores chinos Chalco (número 1) y Hongqiao. Nornickel es el mayor productor mundial de níquel y paladio.

La relevancia geopolítica de las interdependencias económicas debe someterse a la prueba de fuego, también con el telón de fondo de la guerra en Ucrania y las sanciones económicas asociadas contra Rusia, exige el Wirtschaftsinstitut IW de Colonia. Al Instituto le preocupa sobre todo el poder de mercado de China: el competidor del sistema, dicen, se está convirtiendo en un rival del sistema. En un estudio actual, el IW advierte de la dependencia de Alemania (y del resto del mundo) de materias primas esenciales. El porcentaje de exportaciones chinas al mundo y de importaciones chinas a Alemania es superior al 50% en el caso del magnesio, según las cuentas de IW. China es el mayor exportador mundial de magnesio. En cuanto a las tierras raras, indispensables para la expansión de las energías renovables, Alemania depende del suministro chino para el 45% de su demanda. “En su camino hacia la independencia de los vectores energéticos rusos, Alemania podría volver a depender de China”, advierte el Instituto.

Al apostar por la movilidad eléctrica, Alemania aumenta aún más su dependencia de las materias primas chinas. China extrae y procesa el 87% de los yacimientos mundiales de tierras raras y hasta el 65% de metales como el cobalto, el cobre, el litio y el níquel, calcula la Federación de Pyme de Petróleo Mineral (UNITI). Sin embargo, estas son las materias primas que se necesitan en grandes cantidades para expandir la e-movilidad. Según el tamaño de sus baterías, los vehículos eléctricos contienen hasta 70 kg de cobalto, 13,5 kg de litio y 80 kg de cobre. A esto hay que añadir grandes cantidades de cobre para ampliar la infraestructura de recarga. Más de la mitad de las materias primas necesarias para los motores eléctricos proceden de China.

La Comisión Europea ha detectado este problema y lo ha abordado con un Plan de Acción. Las materias primas económicamente más importantes con alto riesgo de suministro se clasifican como materias primas críticas, incluidas las materias primas necesarias para las tecnologías ecológicas y de transformación digital. En la lista de 30 materias primas calificadas de críticas por la UE figuran, junto a metales como el magnesio y el titanio, los elementos de aleación vanadio y grafito, importantes para la producción de acero. Recientemente la lista de materias primas críticas ha incluido también la bauxita, el mineral de aluminio indispensable para la producción de aluminio primario. Según la Deutsche Rohstoffagentur, los mayores productores de bauxita son Australia, China y Guinea, mientras que los mayores productores de aluminio primario son China, Rusia, Canadá e India. En la lista de la UE también se mencionan como aleaciones del aluminio el silicio y el escandio, muy demandados para la fabricación aditiva de aleaciones de alto rendimiento.

Con una nueva Ley de Materias Primas Críticas, la UE pretende impulsar proyectos estratégicos destinados a reforzar las cadenas de suministro y, al mismo tiempo, preservar la competencia. El proyecto de ley abarca los distintos niveles de la cadena de suministro, desde la extracción y transformación hasta el reciclado. Las medidas incluyen asociaciones geopolíticas sobre materias primas con países como Namibia y Kazajstán. Su objetivo es la extracción sostenible de materias primas como tierras raras, polisilicio, litio y cobalto, especialmente en Kazajstán, materias primas necesarias para la fabricación de aerogeneradores, semiconductores y baterías para vehículos eléctricos. Con la ley prevista, la Comisión Europea también prevé diversas medidas para reducir la dependencia de las importaciones de materias primas de terceros países. Uno de los objetivos es aprovechar los conocimientos técnicos adquiridos en las regiones mineras europeas para explotar los yacimientos nacionales de materias primas.

Un elemento crucial de la ley prevista —según la voluntad de la Comisión de la UE— son los incentivos para el desarrollo de una economía circular con cadenas de suministro resistentes, un mercado que ofrece nuevas oportunidades de negocio para las empresas siderúrgicas y las fundiciones, los transformadores de metales y los constructores de plantas metalúrgicas. Los nuevos procesos de extracción y reutilización de valiosas materias primas derivadas de la chatarra electrónica y las baterías complementan el reciclado clásico de metales que van del aluminio al zinc. Es un mercado con potencial de futuro: según un nuevo estudio del IW de Colonia (Instituto de la Empresa Alemana), sólo los smartphones desechados en los hogares alemanes bastarían para cubrir la demanda de materias primas de los nuevos smartphones durante diez años.

El fabricante de plantas metalúrgicas SMS Group ha identificado el potencial de mercado de la minería urbana y ha puesto en marcha Primobius, una empresa conjunta con la australiana Neometals para el reciclaje de baterías de iones de litio. La planta piloto del emplazamiento de SMS en Hilchenbach sirve para recuperar cobalto, níquel, cobre, litio, hierro, aluminio, carbono, plásticos y manganeso y convertirlos en productos comercializables para su uso en la cadena de suministro de baterías. Con esta planta piloto, el fabricante pretende recuperar hidrometalúrgicamente por primera vez el 96% de las materias primas raras de las baterías de automóvil. Este proceso no había sido posible hasta ahora. Hasta ahora, los componentes de las baterías tenían que eliminarse en vertederos o procesarse en ciclos de recuperación pirometalúrgica de altas emisiones.

Primobius ya ha conseguido captar a los primeros interesados en su know-how. Mercedes Benz anunció la instalación de su propia fábrica de reciclaje neutro en emisiones de CO₂ para baterías de vehículos eléctricos a través de su start-up de reciclaje Licular en la planta de Kuppenheim. El proyecto piloto, iniciado con el socio tecnológico Primobius e institutos de investigación, entrará en funcionamiento en 2023. Según el director de producción Jörg Burzer, Mercedes-Benz persigue el objetivo de la máxima circularidad para todas las materias primas utilizadas, y el reciclaje sostenible de baterías, dice, desempeña un papel crucial en este sentido.

Desde el reciclaje de aluminio para vehículos eléctricos y la recuperación de baterías hasta el acero de bajas emisiones en las carrocerías: la descarbonización, la sostenibilidad y la economía circular desempeñan un papel cada vez más importante en la industria del automóvil. Esto significa que los fabricantes de automóviles se convierten en impulsores de tecnologías verdes para los sectores metalúrgicos, desde las acerías hasta las fundiciones.

BMW, por ejemplo, ha establecido el reciclaje de circuito cerrado para la producción de chatarra procedente de procesos de fundición en su fundición de metales ligeros de Landshut, en cooperación con recicladores locales. Un requisito esencial para ello es la clasificación de la chatarra de aluminio. Para ello, los residuos de los distintos componentes se recogen en cada línea de fundición, así como en las distintas estaciones de acabado mecánico, de forma que no se mezclen los materiales con sus composiciones individuales. Tras su reelaboración, esta chatarra de aluminio puede utilizarse para fabricar los mismos componentes. Casi la mitad del aluminio utilizado en Landshut procede del reciclado en circuito cerrado. Esto permite a BMW reducir el uso de aluminio primario, intensivo en emisiones de CO₂, en beneficio de un reciclado optimizado.

Volkswagen se abastece de acero de lo que hoy se llama Salzgitter AG desde hace 60 años y es uno de los primeros compradores de acero bajo en CO₂, que el grupo siderúrgico quiere producir en su sede de Baja Sajonia a partir de finales de 2025. Al mismo tiempo, las empresas han establecido un circuito cerrado para sus materiales reciclables entre sus fábricas de Wolfsburgo y Salzgitter: en tren, las bobinas de chapa de acero se suministran a la planta de fabricación de automóviles de Wolfsburgo. En el viaje de vuelta, el tren devuelve la chatarra de producción a Salzgitter, donde se transforma en productos limpios de la misma calidad y se entrega a VW.

La economía circular no se limita a mejorar las tasas de reciclaje, como ilustra la Fraunhofer Gesellschaft en su enfoque de investigación Circonomy. El uso óptimo de las materias primas, dicen, comprende una ampliación de la vida útil de los componentes y las materias primas, además del menor uso posible de aditivos externos y energía, así como la menor producción de residuos posible. La solución es un circuito cerrado conectado y digitalizado, como subraya Franz-Josef Wöstmann, director del Departamento de Detección Temprana de Tecnologías y su Uso del Instituto Fraunhofer de Tecnología de Fabricación y Materiales Avanzados (IFAM) de Bremen.

Lo ideal sería que el ciclo de vida del producto se centrara en la reutilización y no en el desguace. El objetivo debe ser mantener en el ciclo no sólo la mayor cantidad de materia prima, sino también el mayor número posible de componentes. “Si descompongo la carcasa de la batería de un vehículo eléctrico en sus componentes individuales y los fundo, sigo teniendo que invertir mucha energía”, afirma Wöstmann, planteando una cuestión preocupante. Si, por el contrario, la bandeja de la batería y la carcasa de la electrónica de potencia se reutilizan para la siguiente generación, esta energía no es necesaria para empezar. “El requisito básico para ello es un diseño de vehículo intergeneracional”, afirma el experto de Fraunhofer.

Para que el diseño de los componentes sea realmente circular, habría que estandarizar las materias primas. Para las bandejas de las baterías, por ejemplo, habría que utilizar sólo dos aleaciones diferentes de fundición y forja, en lugar de 12, que luego se pueden procesar tanto por fundición como por forja. Los fabricantes de coches o frigoríficos, por su parte, deben saber qué materiales están “moviéndose en el ciclo” y cuándo volverán sus frigoríficos o coches. Esto requiere tanto la digitalización de los flujos de materiales y componentes como la definición de normas para la circularidad intersectorial de las materias primas, como en el caso de los componentes del tren motriz de los vehículos eléctricos. Wöstmann ve aquí una gran oportunidad para los proveedores. Los componentes con un menor balance de CO₂ que puedan reutilizarse en la siguiente generación de productos serían una ventaja para los compradores. Wöstmann confía en ello: “Esto hará de la economía circular un modelo de negocio rentable”.