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Efectos sobre la salud y el medio ambiente de los coches eléctricos con batería

El Tesla Model Y fue el coche eléctrico más vendido del mundo en 2022. [1]

El uso de coches eléctricos daña menos la salud de las personas y el medio ambiente que los coches con motor de combustión interna de tamaño similar . Si bien algunos aspectos de su producción pueden inducir impactos ambientales similares, menores o diferentes, producen pocas o ninguna emisión de escape y reducen la dependencia del petróleo , las emisiones de gases de efecto invernadero y las muertes por contaminación del aire . [2] Los motores eléctricos son significativamente más eficientes que los motores de combustión interna y, por lo tanto, incluso teniendo en cuenta las eficiencias y pérdidas de distribución típicas de las centrales eléctricas, [3] se requiere menos energía para operar un vehículo eléctrico. La fabricación de baterías para coches eléctricos requiere recursos y energía adicionales, por lo que pueden tener una mayor huella medioambiental en la fase de producción. [4] [5] Los vehículos eléctricos también generan diferentes impactos en su operación y mantenimiento. Los vehículos eléctricos suelen ser más pesados ​​y podrían producir más contaminación del aire por neumáticos y polvo de la carretera , pero su frenado regenerativo podría reducir dicha contaminación por partículas de los frenos. [6] Los vehículos eléctricos son mecánicamente más simples, lo que reduce el uso y eliminación de aceite de motor .

Comparación con los coches que funcionan con combustibles fósiles

Aunque todos los coches tienen efectos en otras personas , los coches eléctricos de batería tienen importantes beneficios medioambientales respecto a los vehículos convencionales con motor de combustión interna , como por ejemplo:

Los coches eléctricos pueden tener algunas desventajas, como por ejemplo:

Impacto de la extracción de materiales

Materias primas

Los coches eléctricos utilizan muchas menos materias primas que los coches convencionales de gasolina. Esta diferencia se debe principalmente al consumo de combustible: la gasolina o el diésel que se quema durante la vida útil media de un coche llenaría una pila de barriles de petróleo de 90 metros de altura y pesa entre 300 y 400 veces más que la cantidad total de metales perdidos en la batería. con un coche eléctrico (con un peso de unos 30 kilogramos, estos metales cabrían en el tamaño de una pelota de fútbol). [19]

Los híbridos enchufables y los coches eléctricos funcionan con baterías de iones de litio y motores eléctricos con elementos de tierras raras . Los vehículos eléctricos utilizan mucho más equivalente de carbonato de litio en sus baterías en comparación con los 7 g (0,25 oz) de un teléfono inteligente o los 30 g (1,1 oz) que utilizan las tabletas o las computadoras. A partir de 2016, un automóvil de pasajeros eléctrico híbrido podría usar 5 kg (11 lb) de equivalente de carbonato de litio, mientras que uno de los autos eléctricos de alto rendimiento de Tesla podría usar hasta 80 kg (180 lb) de equivalente de carbonato de litio. [20]

La mayoría de los vehículos eléctricos utilizan motores de imanes permanentes ya que son más eficientes que los motores de inducción . Estos imanes permanentes utilizan neodimio y praseodimio , que pueden estar sucios y ser difíciles de producir.

Se espera que la demanda de litio utilizado por las baterías y de elementos de tierras raras (como neodimio, boro y cobalto [21] ) utilizados por los motores eléctricos crezca significativamente debido al futuro aumento de las ventas de vehículos eléctricos enchufables.

En 2022, el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático dijo (con confianza media) "Las estrategias nacionales emergentes sobre minerales críticos y los requisitos de los principales fabricantes de vehículos están dando lugar a minas nuevas y con mayor diversidad geográfica. La estandarización de los módulos y embalajes de baterías dentro y entre plataformas de vehículos "Dado el alto grado de reciclabilidad potencial de las baterías de iones de litio, un sistema de circuito casi cerrado en el futuro podría mitigar las preocupaciones sobre problemas minerales críticos". [22] : 142 

Litio

El Salar de Uyuni en Bolivia es una de las mayores reservas de litio conocidas en el mundo. [23] [24]

Los principales yacimientos de litio se encuentran en China y a lo largo de la cadena montañosa de los Andes en América del Sur . En 2008 Chile fue el principal productor de metal de litio con casi el 30%, seguido de China, Argentina y Australia . [25] [26] El litio recuperado de la salmuera , como en Nevada [27] [28] y Cornualles , es mucho más respetuoso con el medio ambiente. [29]

Casi la mitad de las reservas conocidas del mundo se encuentran en Bolivia , [25] [23] y según el Servicio Geológico de Estados Unidos , el desierto Salar de Uyuni de Bolivia tiene 5,4 millones de toneladas de litio. [23] [27] Otras reservas importantes se encuentran en Chile , [30] China y Brasil . [25] [27]

Según un estudio de 2020, para equilibrar la oferta y la demanda de litio durante el resto del siglo se necesitan buenos sistemas de reciclaje, integración del vehículo a la red y una menor intensidad del transporte de litio. [31]

Extraños elementos de la Tierra

Evolución de la producción mundial de óxidos de tierras raras por país (1950-2000)

Los motores eléctricos fabricados para coches eléctricos enchufables y vehículos eléctricos híbridos utilizan elementos de tierras raras . Se espera que la demanda de metales pesados ​​y otros elementos específicos (como neodimio , boro y cobalto ) necesarios para las baterías y el tren motriz crezca significativamente debido al futuro aumento de las ventas de vehículos eléctricos enchufables a medio y largo plazo. [32] [25] Se estima que hay suficientes reservas de litio para alimentar 4 mil millones de automóviles eléctricos. [33] [34]

China tiene el 48% de las reservas mundiales de elementos de tierras raras, [35] Estados Unidos tiene el 13% y Rusia, Australia y Canadá tienen depósitos importantes. Hasta la década de 1980, Estados Unidos lideraba el mundo en la producción de tierras raras, pero desde mediados de la década de 1990 China ha controlado el mercado mundial de estos elementos. Las minas de Bayan Obo , cerca de Baotou , en Mongolia Interior , son actualmente la mayor fuente de metales de tierras raras y suponen el 80% de la producción de China. [36] [¿ relevante? ]

Impacto en la fabricación

Los coches eléctricos también tienen impactos derivados de la fabricación del vehículo. [37] [38] Los automóviles eléctricos pueden utilizar dos tipos de motores: motores de imán permanente (como el que se encuentra en el Mercedes EQA ) y motores de inducción (como el que se encuentra en el Tesla Model 3 ). Los motores de inducción no utilizan imanes, pero los motores de imanes permanentes sí. Los imanes que se encuentran en los motores de imanes permanentes utilizados en vehículos eléctricos contienen metales de tierras raras para aumentar la potencia de estos motores. [39] La minería y el procesamiento de metales como el litio , el cobre y el níquel pueden liberar compuestos tóxicos en el área circundante. Las poblaciones locales pueden estar expuestas a sustancias tóxicas a través de la contaminación del aire y del agua subterránea. [40]

Varios informes han descubierto que los vehículos eléctricos híbridos , los híbridos enchufables y los coches totalmente eléctricos generan más emisiones de carbono durante su producción que los vehículos con motor de combustión interna actuales, pero aún así tienen una huella de carbono general más baja durante todo el ciclo de vida . [41] La mayor huella de carbono inicial se debe principalmente a la producción de baterías, [42] que puede duplicar la huella de carbono de la producción a partir de 2023, pero esto varía mucho según el país y se prevé que disminuya rápidamente durante la década. [43]

Impactos del uso del consumidor

Contaminación del aire y emisiones de carbono.

En comparación con los automóviles convencionales con motor de combustión interna, los coches eléctricos reducen la contaminación del aire local , especialmente en las ciudades, [44] ya que no emiten contaminantes nocivos del tubo de escape como partículas ( hollín ), compuestos orgánicos volátiles , hidrocarburos , monóxido de carbono , ozono , plomo , y diversos óxidos de nitrógeno . En cambio, parte del impacto ambiental podría trasladarse al lugar de las plantas de generación , dependiendo del método mediante el cual se genere la electricidad utilizada para recargar las baterías. Este cambio del impacto ambiental del propio vehículo (en el caso de los vehículos con motor de combustión interna) a la fuente de electricidad (en el caso de los vehículos eléctricos) se conoce como el largo tubo de escape de los vehículos eléctricos. Sin embargo, este impacto sigue siendo menor que el de los vehículos tradicionales, ya que el gran tamaño de las centrales eléctricas les permite generar menos emisiones por unidad de energía que los motores de combustión interna, y la generación de electricidad sigue volviéndose más ecológica a medida que las energías renovables como la eólica, la solar y la la energía nuclear se generalice. Para 2050, las emisiones de carbono reducidas mediante el uso de automóviles eléctricos pueden salvar más de 1.163 vidas al año y más de 12.610 millones de dólares en beneficios para la salud en muchas de las principales ciudades metropolitanas de EE. UU., como Los Ángeles y Nueva York . [45]

La intensidad de emisión específica de la generación de energía eléctrica varía significativamente con respecto a la ubicación y el tiempo, dependiendo de la demanda actual y la disponibilidad de fuentes renovables (Ver Lista de temas de energías renovables por país y territorio ). La eliminación gradual de los combustibles fósiles y el carbón y la transición a fuentes de energía renovables y bajas en carbono harán que la generación de electricidad sea más ecológica, lo que reducirá el impacto de los vehículos eléctricos que utilizan esa electricidad.

Partículas

El funcionamiento de cualquier automóvil produce emisiones no relacionadas con el escape, como polvo de frenos, polvo de la carretera en suspensión y erosión de los neumáticos, que contribuyen a la formación de partículas en el aire. [46] Las partículas en suspensión son peligrosas para la salud respiratoria. [47] [48] En el Reino Unido, las emisiones de partículas fuera del tubo de escape de todo tipo de vehículos (incluidos los vehículos eléctricos) pueden ser responsables de entre 7.000 y 8.000 muertes prematuras al año. [46]

Menores impactos operativos y necesidades de mantenimiento

Los vehículos eléctricos de batería tienen menores costes de mantenimiento en comparación con los vehículos de combustión interna, ya que los sistemas electrónicos se estropean con mucha menos frecuencia que los sistemas mecánicos de los vehículos convencionales, y el menor número de sistemas mecánicos a bordo duran más debido al mejor uso del motor eléctrico. Los coches eléctricos no requieren cambios de aceite ni otras revisiones de mantenimiento de rutina. [49] [50]

Los motores de combustión interna son relativamente ineficientes a la hora de convertir la energía del combustible a bordo en propulsión, ya que la mayor parte de la energía se desperdicia en forma de calor y el resto mientras el motor está en ralentí. Los motores eléctricos , por otro lado, son más eficientes a la hora de convertir la energía almacenada en energía para impulsar un vehículo. Los vehículos eléctricos no consumen energía mientras están en reposo o en inercia, y los automóviles enchufables modernos pueden capturar y reutilizar hasta una quinta parte de la energía que normalmente se pierde durante el frenado mediante el frenado regenerativo . [49] [50] Por lo general, los motores de gasolina convencionales utilizan efectivamente sólo el 15% del contenido de energía del combustible para mover el vehículo o para alimentar accesorios, y los motores diésel pueden alcanzar eficiencias a bordo del 20%, mientras que los vehículos con propulsión eléctrica generalmente tienen una eficiencia a bordo del 20%. -Eficiencias de la placa de alrededor del 80%. [49] [ ¿ relevante? ]

Baja reparabilidad

A partir de 2023, las baterías de los vehículos eléctricos se suman fácilmente [51] [52] y algunos han pedido el derecho a repararlas . [53]

Fin de la vida

Baterías

Plomo-ácido

Al igual que los automóviles con motor de combustión interna, la mayoría de los automóviles eléctricos, a partir de 2023, contienen baterías de plomo-ácido que se utilizan para alimentar los sistemas eléctricos auxiliares del vehículo. [54] En algunos países, las baterías de plomo-ácido no se reciclan de forma segura. [55] [56]

Iones de litio

Los criterios de retirada actuales para las baterías de iones de litio en vehículos eléctricos citan un 80% de capacidad para el final de su primera vida y un 65% de capacidad para el final de su segunda vida. [57] La ​​primera vida define la vida útil del uso previsto de la batería, mientras que la segunda vida define la vida útil del caso de uso posterior de la batería. Las baterías de iones de litio de los automóviles a veces pueden reutilizarse para darles una segunda vida en las fábricas [58] o como baterías estacionarias. [59] Algunos fabricantes de vehículos eléctricos, como Tesla, afirman que una batería de iones de litio que ya no cumple los requisitos para su uso previsto puede ser reparada directamente por ellos, alargando así su primera vida. [60] Las baterías de vehículos eléctricos reutilizadas pueden suministrar potencialmente entre el 60% y el 100% del almacenamiento de energía de iones de litio a escala de red para 2030. [61] La huella de carbono de una batería de iones de litio de un vehículo eléctrico se puede reducir hasta en un 17% si reutilizados en lugar de retirados inmediatamente. [57] Después del retiro, los procesos de reciclaje directo permiten la reutilización de mezclas de cátodos, lo que elimina los pasos de procesamiento necesarios para fabricarlas. Cuando esto no es factible, se pueden obtener materiales individuales mediante pirometalurgia e hidrometalurgia . Cuando las baterías de iones de litio se reciclan, si no se manipulan adecuadamente, las sustancias nocivas de su interior provocarán una contaminación secundaria [ se necesita aclaración ] al medio ambiente. [62] Estos mismos procesos también pueden poner en peligro a los trabajadores y dañar su salud. [63] Las baterías de iones de litio, cuando se desechan en la basura doméstica, pueden presentar riesgos de incendio en el transporte y en los vertederos, lo que provoca incendios de basura que pueden destruir otros materiales reciclables y crear mayores emisiones de dióxido de carbono y partículas. [64] Los incendios de vehículos provocan contaminación local. [sesenta y cinco]

motores

Los motores eléctricos son un componente esencial de los coches eléctricos que convierten la energía eléctrica en energía mecánica para mover las ruedas, donde se utilizan habitualmente imanes de neodimio en el proceso de fabricación. [66] Actualmente no existe una forma rentable para que la industria recicle motores eléctricos debido al complicado proceso de extracción de estos imanes. [67] Muchos motores eléctricos terminan en el vertedero o son triturados porque no existe una alternativa viable de reciclaje o eliminación. [67] [¿ relevante? ]

Dos esfuerzos principales para remediar este dilema incluyen el proyecto DEMETER y una empresa conjunta entre Nissan Motors y la Universidad de Waseda para reducir el impacto ambiental de los motores eléctricos. [67] [68] El proyecto DEMETER fue una iniciativa de investigación entre la Unión Europea y entidades privadas, que culminó con el desarrollo de un motor eléctrico reciclable diseñado por la empresa francesa Valeo. [68] Nissan y Waseda identificaron y perfeccionaron un nuevo proceso para extraer imanes de tierras raras para su reutilización en la fabricación de nuevos motores de vehículos eléctricos. [68] [¿ relevante? ]

Ver también

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