curso de verano de la universidad autónoma de madrid, 16 de julio de 2013
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El agotamiento de los recursos naturales no energéticos en las transiciones hacia la sostenibilidad Alicia Valero Delgado. Curso de Verano de la Universidad Autónoma de Madrid, 16 de Julio de 2013. Introducción. Introducción. Introducción. Introducción. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
El agotamiento de los recursos naturales no energéticos en las transiciones hacia la sostenibilidadAlicia Valero Delgado
Curso de Verano de la Universidad Autónoma de Madrid, 16 de Julio de 2013
Introducción
Introducción
0
2000000
4000000
6000000
8000000
10000000
12000000BT, ktoe
Mineral Exergy consumption throughout the 20th century
N. Gas Oil Coal
Introducción
Introducción
900 millones de tm de metales y 6000 millones de tm residuos (2000)
La minería consume el 8% aprox. de la energía mundial
Responsable del 13% mundial de emisiones de SO2 Representa el 0.5% del empleo mundial y el 0.9 % del
PIB mundial ¿Puede el Planeta absorber todos los impactos
mediaombientales que nuestro desarrollo provoque? ¿Hay recursos energético y minerales suficientes para
mantener un desarrollo ilimitado? ¿Nos salvarán el ingenio humano y el desarrollo
tecnológico del colapso ambiental y de las materias primas?
40 años después del libro “los límites del Crecimiento”
El acoplamiento Energía-Materiales-Medio Ambiente
El 81% de la energía comercial del mundo se basa en los combustibles fósiles
Desde 1970 las emisiones de CO2 han aumentado un 1,7% annual. Hoy 400ppm aprox.
Escenario 450 de la Agencia Internacional Energía
Para que el planeta “solo” se caliente 2ºC es necesario reducir al menos a 450 ppm de CO2 –eq.
¿Qué tendremos que hacer?
La Tercera Revolución Industrial
Jeremy Rifkin y María Graça Carvalho: “Todas las decisiones económicas y políticas, que se adopten en el transcurso del próximo medio siglo, se verán condicionadas y supeditadas al coste creciente de la energía procedente de los combustibles fósiles y al deterioro paulatino del clima y la ecología terrestre”
“Los tres pilares fundamentales, son las energía renovables, la tecnología de almacenamiento y las redes eléctricas inteligentes.
Las TIC´s y las EERR y EE están convergiendo hacia
Un nuevo mundo descarbonizado y descentralizado
Nuevos Materiales para la Economía Verde
Tecnologías IC PGM, Au, Sn, Nb, Ta Biomasa P EólicaImanes permanentes Nd, Dy, Pr, Sm y Co Fotovoltaica In, Te, Ga, Ge, As, Gd Lámparas de bajo consumo y pantallas : Y, Eu, Tb, In,Sn Baterías Ni, Mn, Co, Cd, La, Ce, Li Turbinas de altas prestaciones Co, Nb, V, Re Automóviles eléctricos La, Imanes permanentes, SOFC H2 Pt, Pd Catalizadores Pt, La, Ce Ce para pulir discos duros. Nuclear In, Hf, Re, Zr, U
El teléfono móvil como conjunción de la tecnología de comunicaciones e informática
Teléfono Móvil 9 mg Pd 24 mg Au 250 mg Ag 9 g Cu 3.5 g Co (baterías) Ta (condensadores) In y Sn (pantallas TFT)
El teléfono móvil como conjunción de la tecnología de comunicaciones e informática
Mas de 1000 millones de telef. móviles /año. 4650 millones en el mundo.
Se reciclan menos de un 2-3%. Minería urbana
“Si los tres mil millones de personas que disponen de teléfono móvil en el mundo devolvieran su teléfono usado, se podrían ahorrar 240 000 toneladas de materias primas escasas y se reducirían las emisiones de gases de efecto invernadero en una magnitud equivalente a retirar cuatro millones de vehículos del tráfico.” Markus Terho, Nokia
Energías renovables. Biomasa
Una persona consume 7667.5 kg de fósforo/vida Reservas mundialesSáhara Occidental: 35.5% !!China: 23.7%!Jordania: 9.8% y Sudáfrica: 9.8%
Energías renovables. Fotovoltáica
Hoy es solo 0.1% mundial pero en 2050 11%. IEA Paridad de red 1€/kWp Tecnologías capa fina CdTe, CuInSe2,CuGaSe2, CIGS 1 GW de GICS necesita 25–50 tm de In (DOE 2012)
Geological 94%
Economi 56%
Technical 82%Political 59%
Ecological 79%
Indiumcritical
Energías renovables. Eólica
Imanes permanentes Nd2Fe14B con 4% Dy 171 kg Nd/MW aprox. Un aerogenerador de 5MW, 2tm China suministra el 97% tierras raras del mundo En diez años, los precios de Nd (x40) y Dy (x61) La demanda mundial excedió a la oferta a fin de 2011 10-15 t de Cu/MW (Eo marina) 2.7 t de Cu/MW (Eo terrestre))
Vehiculos Híbridos y Eléctricos
Flota actual 600 millones de vehículos ligeros Imanes permanentes en 14 equipos , >1kg de Nd (+ Pr y Dy) Baterías NiMH, 10-15 kg La y Ce (+ Ni, Co y Mn) Pantalla LCD: Y, Eu,Tb. Cristales tintados: Ce "the biggest user of rare earths of any object in the world"
Vehiculos Híbridos y Eléctricos
Baterías de Litio : Salar de Atacama (Chile), Salar de Uyuni (Bolivia)
Vehiculos Híbridos y Eléctricos
Baterías de Litio : Salar de Atacama (Chile), Salar de Uyuni (Bolivia)
Elementos Claves para el DOE, 2012
20
Elementos claves y demanda esperada EU
Elementos Claves para el DOE, 2012
Las demandas de metales escasos se disparan
Y las de todos los materiales…sean o no escasos
¿Es solución el reciclado?
¿Es solución el reciclado?
El caso del Aluminio: aunque el porcentaje de metal reciclado aumenta, la demanda aumenta más, necesitándose extraer cada vez más.
La Tierra seguirá siendo explotada y el ser humano no puede vivir solo del reciclado de lo ya extraído
Consumo de materiales/ vida persona (EEUU, 77.8 años)
Fe mineral,12614 kg; Al (bauxita), 2297 kg; Cu, 424 kg ; Pb ,389 kg; Zn, 212 kg; Cr, 131kg; Ni, 58.4 kg; Sn, 15kg; Sb, 7.13 kg;
Ag, 1.58 kg; Au, 45.4 g; Pt, 45 g; Ta, 180 g; Ge, 10 g; Ga, 5 g; Hf, In,… Roca fosfática, 7667.5 kg; Cemento, 17526 kg; yesos,5795 kg; Sal,14876
kg ; Piedra, arena, y grava, 494.4 millón tm; Otros minerales y metales, 18374 kg;
Carbón,230 tm; Petroleo,240.1 tep, Gas Nat.,163.3 tep; U, 5.95 kg.
El trialogo Energía-Medio Ambiente-Materiales
Para llegar al escenario 450 de la AIE, en 2050, (aumento esperado de 2ºC?) se necesitan Energías Renovables, Eficiencia Energética y Transporte Sostenible que dependen de metales escasos.
NO ES POSIBLE si no se cambia de modelo de consumo!
No solo hay que cambiar el sistema energético del mundo. sino tambien los consumos de materias primas.
El triálogo Energía-Medio Ambiente-Materiales
El cambio climático afectará al agua, la energía y los materiales ,y del uso que hagamos de estos dependerá el futuro de nuestro Planeta.
Es urgente contabilizar y gestionar el CAPITAL MINERAL DEL
PLANETA
Capital Mineral del Planeta
¿Cómo evaluar su pérdida anual con una sola unidad de medida?
Faltan instrumentos conceptuales. Una teoría general que provea : Una referencia, unidades de medida, un método de evaluación… Un sistema internacional para tomar cada año y en cada
lugar los datos necesarios para poner en cuentas al Planeta
Desarrollar un sistema legal de gestión de Agotamiento del Capital Mineral del Planeta
Hemos emprendido un proyecto internacional para conseguirlo
Agotamiento del Capital Mineral del Planeta
Necesitamos: Una Teoría Física : Segundo Principio de
Termodinámica
Estructura Internacional Contable : SEEA, Naciones Unidas
Derecho Internacional : Hacia una Gestión Global de los Recursos
Una perspectiva termodinámica del Planeta
La dispersión de los materiales nunca ha sido considerada en ninguna contabilidad nacional
El objetivo sería realizar una contabilidad termodinámica del agotamiento de los materiales e incluirla en los sistemas de cuentas nacionales y globales
Si hablamos de degradación, hay que pensar en la máxima posible
Exergy/ Exergy cost
Materials Life cycle
Avoided costs/ mineral bonus
Natural conc. and refining
process
Man-made mining and refining process
Mining and refining costs
Manuf.costs
Use and dispose of materials
Reference Environment Zero Exergy
Exergy/ Exergy cost
Grave to cradle Exit gate to grave
Cradle to entry gate Entry gate to exit gate
Useful products
Materials dispersion
and pollution
Recyclingcosts
Recycling of materials
Product manufactur
e
Natural stock
Man-made stock
Landfills
Crepuscular Earth / Thanatia
Fuels Minerals
Mineral deposits
TANATIA
34 ¿Cuándo llegaremos al pico de producción de los minerales?
35
La producción de combustibles fósiles sigue curvas tipo campana (Hubbert 1956).
Se aplica satisfactoriamente a minerales cuyo factor de concentración no es importante (comb. Fósiles).
Se puede ajustar a otros minerales en términos exergéticos exergía -> depende de la concentración y composición
PICO DE HUBBERT
Q=recursos disponiblesP=extracción de minerales
PICO DE HUBBERT
36
Minerales energéticos.El pico de Hubbert
Considerando reservas probadasCarbón: 2060; otros estudios: EWG 2007 (2025).
Gas natural: 2023; Otros estudios: Bentley (2020).
Petróleo: 2008; otros estudios: Hatfield (1997), Kerr (1998) o Campbell and Laherrere (1998)
Fuente: Alicia Valero, Antonio Valero. Physical geonomics: Combining the exergy and Hubbert peak analysis for predicting mineral resources depletion. Resources, conservation and recycling 54 - 12,pp. 1074 - 1083.2010
Values in Mtoe
PICO DE HUBBERT
37
Minerales no energéticos. El pico de Hubbert
Considerando las reservas baseFe: 2068
Al: 2057
Cu: 2024
Fuente: Alicia Valero, Antonio Valero. Physical geonomics: Combining the exergy and Hubbert peak analysis for predicting mineral resources depletion. Resources, conservation and recycling 54 - 12,pp. 1074 - 1083.2010
Values in ktoe
PICO DE HUBBERT
Empirical DataReserves Peak $R^2$ W.R. Peak $R^2$ Observed Peak
Mercury 1960 0.56 1965 0.18 1971Tin 1979 0.53 1986 0.63 2007Silver 1995 0.44 1999 0.52 -Gold 1994 0.65 2001 0.74 2001Antimony 1998 0.56 2006 0.64 -Zirconium 2003 0.89 2006 0.89 -Oil 2012 0.97 2027 0.97 2008 (2011)Lithium 2015 0.86 2033 0.89 -Nickel laterites 2017 0.98 2033 0.98 -Nickel sulphides 2017 0.98 2033 0.98 -Wolfram 2007 0.89 2036 0.87 -Molybdenum 2018 0.95 2040 0.95 2004Bismuth 2015 0.87 2042 0.86 -Tantalum 2034 0.85 2046 0.85 -Rhenium 2022 0.95 2054 0.94 -Uranium 2033 0.72 2061 0.70 2006Zinc 1999 0.92 2062 0.98 -Copper 2012 0.95 2068 0.98 -Natural gas 2024 1.00 2069 1.00 -Ti-rutile 2028 0.89 2069 0.86 -Cobalt 2042 0.87 2073 0.88 -Cadmium 1996 0.98 2076 0.90 -Phosphate rock 2031 0.92 2080 0.89 -REE 2092 0.98 2104 0.98 -Ti-ilmenite 2040 0.96 2082 0.96 -Beryllium 2082 0.40 -Aluminium 2050 0.98 2088 0.98 -Lead 1989 0.82 2110 0.82 -Iron 2040 0.91 2115 0.92 -Manganese 2007 0.87 2119 0.81 -Vanadium 2067 0.83 2129 0.83 -Chromium 2015 0.96 2149 0.97 -Coal 2059 0.95 2159 0.95 -Arsenic 1971 0.29 2159 0.31 -Potassium 2072 0.91 2272 0.88 -
Theoretical Data
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CUENTA ATRÁS EXERGÉTICA DE LOS MINERALES
Coal - 2060
Oil - 2008
Natural gas - 2023
Iron - 2068
Aluminium - 2057
Copper - 2024
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
1890 1940 1990 2040 2090 2140 2190 2240 2290
Bt*, Mtoe
El pico de producción de los minerales estudiados puede que se alcance para el 2070.
PICO DE HUBBERT
40
¿Cuánto supone anualmente la pérdida de capital mineral de la tierra?
DE LA TUMBA A LA CUNA
0
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
Exergy bonus Exergy bonus with recycling Fossil fuels
Mtoe
5,308 Mtoe
Aluminium
Potash
Coal
Iron
Natural gas
Oil
Aluminium
Iron
Potash
3,811 Mtoe
10,899 Mtoe
Mineral smeltingand refining 1,336 Mtoe Mineral mining
and conc.138 Mtoe
¿Cuanto supuso la dispersión de minerales en 2008?
Mining and con-centration
1%
Smelting and refin-ing6%
Coal26%
Oil25%Natural gas
18%
Non-fuel minerals
33%
DE LA TUMBA A LA CUNAResultados
Resultados¿Venderíais las torres de la Almudena al precio del ladrillo?
El PIB y otros indicadores económicos no tienen en cuenta el hecho de que las futuras generaciones ya no tendrán disponible esos “monumentos” creados por la naturaleza que son los recursos.
¿Cómo contabilizan los economistas los costes ambientales?
El Sistema de Naciones Unidas para la Contabilidad Ambiental y Económica Integradas (SEEA)
De acuerdo con las Naciones Unidas: “el SEEA es el marco estadístico que provee, con acuerdo internacional, conceptos, definiciones, clasificaciones, reglas contables y tablas estandarizadas sobre el medio ambiente y su relación con la economía de los países. Sigue una estructura contable similar al SCN y utiliza conceptos, definiciones y clasificaciones consistentes con el SCN para facilitar la integración de las estadísticas económicas con las ambientales”. La comunidad internacional acordó elevar el manual de mejores prácticas SEEA-2003 a estándar internacional al mismo nivel que el SCN.
¿Podríamos desarrollar un Sistema Internacional Contable para Evaluar el Agotamiento del Capital Mineral del Planeta?
El Sistema de Naciones Unidas para la Contabilidad Ambiental y Económica Integradas
La Estructura Central del SEEA pretende ser un sistema de información único sobre el agua, energía, minerales, madera, suelo, territorio, ecosistemas, contaminación y residuos, producción y consumo de todas las interacciones que la sociedad realiza con la Naturaleza. A través de los activos ambientales (environmental assets).
Se valoran en términos físicos y monetarios http
://unstats.un.org/unsd/envaccounting/seea.asp
El Sistema de Naciones Unidas para la Contabilidad Ambiental y Económica Integradas
Fallos
La pérdida por dispersión de materiales no se valora.
Las unidades físicas son múltiples: masa de cada mineral, energía equivalente, espacio, etc.
El Valor Actual Neto no contempla el futuro
PeroTodos los paises tienen una estructura contable que se puede encargar de contabilizar el SCN que es un estandar mundial.
Hacia un Sistema Mundial de Gestión de los Recursos Minerales.
Los paises deben conocer cual es su Capital Mineral Debe haber transparencia en la información
Deben cumplirse los estándares ambientales en toda la cadena de valor
Los recursos deben servir para el desarrollo, no el despilfarro Debe aumentarse urgentemente la Eficiencia en el uso de los Recursos
Debe limitarse su consumo al nivel de sostenibilidad Debe crearse urgentemente un Panel Internacional para la Gestión
Sosotenible de los Recursos, similar al IPCC.
Proponemos a Naciones Unidas, un Sistema Internacional Contable para Evaluar el Agotamiento del Capital Mineral del Planeta.
Resumen
La extracción de materiales no ha hecho mas que crecer en los últimos cien años y con ella su gran impacto ambiental, energético y social.
La energía mueve al mundo, pero sin materiales no hay energía y sin energía no hay materias primas. Si cada vez se necesita más y si las mejores minas ya han sido explotadas, entramos en una aceleración de la explotación de la Gran Mina Tierra.
Las nuevas tecnologías verdes que pueden paliar el Cambio Climático están supeditadas a la disponibilidad de materias primas muy escasas
Los mercados pueden resolver el corto plazo pero la continuidad del Planeta necesita una gestión contable de todas las materias primas.
Más materiales necesitarán más energía que provocará un efecto invernadero mayor. Entramos en una espiral acelerada, que debe ser gestionada urgentemente si queremos evitar el COLAPSO.
Muchas gracias por vuestra atención
Elementos claves para APS,MII y MIT