Los seres vivos emplean solo un puñado de elementos químicos, como carbono, oxígeno, hidrógeno o nitrógeno, pero la humanidad aumenta su demanda de otros mucho más escasos, como oro, cobre, níquel o las escasísimas tierras raras. Esta creciente divergencia conlleva riesgos ambientales, socioeconómicos y geopolíticos, según un nuevo estudio.
Óxidos de tierras raras (con gadolinio, praseodimio, cerio, samario, lantano y neodimio). / Peggy Greb-US Department of Agriculture
La naturaleza hace millones de años que se las apaña con unos pocos elementos de la tabla periódica. Carbono, calcio, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, silicio, azufre, magnesio y potasio construyen casi toda la vida del planeta (troncos, hojas, pelos, dientes, etcétera).
El 70 % de los elementos de la tabla periódica que actualmente utilizamos los humanos no se encuentran en la biomasa
Una revisión bibliográfica realizada por investigadores del Centro de Investigación Ecológica y Aplicaciones Forestales (CREAF), la Universidad Autónoma de Barcelona y el CSIC, alerta de que hoy en día el 70 % de los elementos de la tabla periódica que utilizamos los humanos no se encuentran en la biomasa.
‘Elementoma’ humano vs biológico
El estudio, publicado en la revista Trends in Ecology and Evolution, alerta de que el conjunto de elementos químicos que necesitamos los humanos (lo que científicamente se conoce como el elementoma humano) está divergiendo cada vez más del que necesita la naturaleza (el elementoma biológico).
En 1900 los elementos que utilizaban la humanidad provenían en un 80 % de la biomasa (madera, plantas, alimentos, etc.), pero en 2005 este porcentaje ya solo equivalía al 32 % y se espera que en 2050 sea sólo del 20 %. Nos dirigimos a una situación en la que el 80 % de los elementos que utilicemos sean de fuentes no biológicas.
La escasez y localización de los elementos no biológicos, como minerales y tierras raras, pueden dar lugar a conflictos sociales, económicos, geopolíticos y ambientales
“Su escasez y localización pueden dar lugar a conflictos sociales, económicos, geopolíticos y ambientales –advierte–. Sostener el elementoma humano será cada vez más complejo y arriesgado, habrá que hacerlo en términos de justicia ambiental y, por supuesto, con un uso más racional de los recursos limitados de la Tierra”.
Uso expansivo de la tabla periódica
El trabajo revisa la historia de la humanidad en base al uso de elementos de la tabla periódica. Según el artículo, el elementoma humano comenzó a divergir del elementoma biológico a comienzos del siglo XX, asociado al continuo aumento de consumo de materiales que no provenían de la biomasa (combustibles fósiles, materiales metálicos, industriales y de construcción).
“Los humanos han pasado de usar materiales comunes como la arcilla, la piedra o la cal, cuyos elementos se reciclan continuamente en el suelo, en la naturaleza y en la atmosfera, a emplear muchos otros elementos, entre ellos especialmente los conocidos como tierras raras, comenta Jordi Sardans, otro de los autores del estudio.
El elementoma humano ha ganado elementos de la tabla periódica, usados en la construcción, el transporte, la industria y las nuevas tecnologías, como los ordenadores y teléfonos móviles
Estos elementos incluyen el silicio, el níquel, el cobre, el cromo, el oro y otros mucho menos frecuentes como el samario, el iterbio, el itrio, el neodimio, etc. En las dos últimas décadas, el uso de estos elementos escasos se ha incrementado para implementar y expandir el uso de las nuevas tecnologías y las fuentes de energía limpias.
Es posible que las reservas de algunos de estos elementos escasos se agoten en 2050 (oro y antimonio) o en menos de 100 años (Molibdeno y Zinc)
El artículo es concluyente: la extracción de elementos químicos de la Tierra puede ser limitante y conllevar crisis a todos los niveles. Utilizar más elementos de la tabla periódica significa extraer más minerales, un consumo creciente de energía y las emisiones de CO2 asociadas.
Además, la creciente escasez de estos elementos amenaza su disponibilidad, especialmente para los países pobres, e incluso dificulta el mantenimiento de la producción en los países ricos, afectando así al desarrollo económico.
El artículo es concluyente: la extracción de elementos químicos de la Tierra puede ser limitante y conllevar crisis a todos los niveles
Su disponibilidad está, pues, sujeta a las fluctuaciones de la oferta y los precios por intereses geopolíticos contrapuestos, con el consiguiente riesgo de conflictos.
Menos obsolescencia programada y más reciclaje
Los autores recalcan que hay que poner fin a la obsolescencia programada (política de planificación o diseño de un producto con una vida útil artificialmente limitada) y hay que desarrollar nuevas tecnologías que favorezcan un uso más rentable de estos materiales escasos y que permitan su reciclaje y reutilización generalizados y eficientes.
Actualmente existen muy pocas alternativas a muchos de estos elementos y sus tasas de reciclaje son bajas debido a que se usan pequeñas cantidades en combinación con otros materiales en una amplia gama de productos. Las técnicas actuales de recuperación tienen bajos niveles de eficiencia y conllevan un gran riesgo de contaminación debido a la toxicidad de los elementos de tierras raras.
Las técnicas actuales de recuperación tienen bajos niveles de eficiencia y conllevan un gran riesgo de contaminación debido a la toxicidad de los elementos de tierras raras
Por otra parte, para evitar la contaminación, se está estudiando la biosorción, un proceso fisicoquímico que se da de forma natural en ciertos organismos y que permite filtrar contaminantes, por ejemplo, metales pesados de aguas contaminadas.
Otras posibilidades son la criomolienda, recuperación por deposición electroquímica; usar nanomateriales con carbono como métodos de sorción para preconcentrar los elementos raros de las aguas residuales; la hidrometalurgia para obtener una gran recuperación de tierras raras y metales pesados a partir de la apatita y de diversos desechos; y la pirometalurgia o la extracción de fluidos supercríticos con CO2.
En cualquier caso, es esencial el desarrollo de nuevas formas de producir y reciclar a gran escala estos elementos, según los autores.
Referencia:
Penuelas, J., Sardans, J., & Terradas, J. (2022). Increasing divergence between human and biological elementomes. Trends in Ecology & Evolution.