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Efectos sobre la salud y el medio ambiente de los coches eléctricos de 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 de 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 típicas de la planta de energía y las pérdidas de distribución, [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 ambiental 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 la eliminación de aceite de motor .

Comparación con los coches que funcionan con combustibles fósiles

Aunque todos los automóviles tienen efectos sobre otras personas , los automóviles eléctricos de batería tienen importantes ventajas ambientales respecto a los vehículos convencionales con motor de combustión interna , como:

Los coches eléctricos pueden tener algunas desventajas, como:

Impacto de la extracción de materiales

Materias primas

Los vehículos híbridos enchufables y eléctricos funcionan con baterías de iones de litio y motores eléctricos de tierras raras . Los vehículos eléctricos utilizan mucho más carbonato de litio equivalente en sus baterías en comparación con los 7 g (0,25 oz) de un teléfono inteligente o los 30 g (1,1 oz) utilizados por tabletas o computadoras. A partir de 2016, un automóvil de pasajeros híbrido eléctrico podría utilizar 5 kg (11 lb) de carbonato de litio equivalente, mientras que uno de los automóviles eléctricos de alto rendimiento de Tesla podría utilizar hasta 80 kg (180 lb) de carbonato de litio equivalente. [19]

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 ser sucios y difíciles de producir.

Distribución geográfica de la cadena de suministro mundial de baterías [20] : 58 

Se espera que la demanda de litio utilizado en las baterías y de tierras raras (como neodimio, boro y cobalto [21] ) utilizadas en los motores eléctricos crezca significativamente debido al aumento futuro de las ventas de vehículos eléctricos enchufables. Sin embargo, en 2024 The Economist escribió que “… dentro de una década aproximadamente, la mayor parte de la demanda mundial de materias primas para construir nuevas baterías podría satisfacerse reciclando las viejas ”. [22]

En 2022, el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático afirmó (con un nivel de confianza medio): "Las nuevas estrategias nacionales sobre minerales críticos y los requisitos de los principales fabricantes de vehículos están dando lugar a minas nuevas y más diversificadas geográficamente. La estandarización de los módulos de baterías y el embalaje dentro y entre plataformas de vehículos, así como un mayor enfoque en el diseño para la reciclabilidad, son importantes. 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 los problemas de los minerales críticos". [23] : 142 

La extracción de níquel a cielo abierto ha provocado degradación ambiental y contaminación en países en desarrollo como Filipinas e Indonesia . [24] [25] En 2024, la extracción y el procesamiento de níquel fue una de las principales causas de deforestación en Indonesia . [26] [27] La ​​extracción de cobalto a cielo abierto ha provocado deforestación y destrucción del hábitat en la República Democrática del Congo . [28]

Litio

El Salar de Uyuni en Bolivia es una de las mayores reservas de litio conocidas en el mundo. [29] [30]

Los principales yacimientos de litio se encuentran en China y en toda la cordillera de los Andes en América del Sur . En 2008, Chile fue el principal productor de metal de litio con casi un 30%, seguido de China, Argentina y Australia . [31] [32] El litio recuperado de salmuera , como en Nevada [33] [34] y Cornwall , es mucho más respetuoso con el medio ambiente. [35]

Casi la mitad de las reservas conocidas del mundo se encuentran en Bolivia , [31] [29] y según el Servicio Geológico de Estados Unidos , el desierto Salar de Uyuni de Bolivia tiene 5,4 millones de toneladas de litio. [29] [33] Otras reservas importantes se encuentran en Chile , [36] China y Brasil . [31] [33]

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 de los vehículos con la red y una menor intensidad de uso de litio en el transporte. [37]

Elementos de tierras raras

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

Los motores eléctricos fabricados para los coches eléctricos enchufables y los vehículos eléctricos híbridos utilizan tierras raras . Se espera que la demanda de metales pesados ​​y otros elementos específicos (como el neodimio , el boro y el cobalto ) necesarios para las baterías y el sistema de propulsión crezca significativamente debido al aumento futuro de las ventas de vehículos eléctricos enchufables a medio y largo plazo. [38] [31] Se estima que existen suficientes reservas de litio para alimentar 4.000 millones de coches eléctricos. [39] [40]

China posee el 48% de las reservas mundiales de tierras raras, [41] Estados Unidos posee el 13% y Rusia, Australia y Canadá poseen importantes depósitos. Hasta la década de 1980, Estados Unidos lideraba la producción mundial 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 , Mongolia Interior , son actualmente la mayor fuente de metales de tierras raras y representan el 80% de la producción de China. [42] [ ¿relevante? ]

Impacto en la fabricación

Los coches eléctricos también tienen impactos derivados de la fabricación del vehículo. [43] [44] Los coches eléctricos pueden utilizar dos tipos de motores: motores de imanes permanentes (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 salida de estos motores. [45] 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 las aguas subterráneas. [46]

Varios informes han descubierto que los vehículos eléctricos híbridos , los híbridos enchufables y los automóviles totalmente eléctricos generan más emisiones de carbono durante su producción que los vehículos actuales con motor de combustión interna, pero aún tienen una huella de carbono general menor durante todo el ciclo de vida . [47] La ​​mayor huella de carbono inicial se debe principalmente a la producción de baterías, [48] que puede duplicar la huella de carbono de producción a partir de 2023, pero esto varía mucho según el país y se prevé que disminuya rápidamente durante la década. [49]

Impactos del uso por parte del consumidor

Contaminación del aire y emisiones de carbono

En comparación con los automóviles con motor de combustión interna convencionales, los automóviles eléctricos reducen la contaminación atmosférica local , especialmente en las ciudades, [50] ya que no emiten contaminantes nocivos por los tubos 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 puede trasladarse al sitio de las plantas de generación , dependiendo del método por el cual se genera 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 tubo de escape largo de los vehículos eléctricos. Sin embargo, este impacto sigue siendo menor que el de los vehículos tradicionales, ya que el gran tamaño de las plantas de energía les permite generar menos emisiones por unidad de potencia 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 nuclear, se generalizan. Para 2050, las emisiones de carbono reducidas por el uso de automóviles eléctricos pueden salvar más de 1163 vidas al año y más de 12.610 millones de dólares en beneficios para la salud en muchas de las principales ciudades metropolitanas de Estados Unidos, como Los Ángeles y Nueva York . [51]

La intensidad de las emisiones específicas 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 energía renovable 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.

La mayor parte de la producción de baterías de iones de litio se produce en China , donde la mayor parte de la energía utilizada se obtiene de centrales eléctricas que queman carbón . Un estudio de cientos de coches a la venta en 2021 concluyó que las emisiones de GEI del ciclo de vida de los coches totalmente eléctricos son ligeramente inferiores a las de los híbridos y que ambos son inferiores a las de los coches de gasolina y diésel. [52]

Partículas

El funcionamiento de cualquier automóvil produce emisiones no derivadas del escape , como polvo de frenos, polvo de la carretera en suspensión y erosión de los neumáticos, que contribuyen a la presencia de partículas en el aire. [53] Las partículas son peligrosas para la salud respiratoria. [54] [55] En el Reino Unido, las emisiones de partículas no derivadas del tubo de escape de todo tipo de vehículos (incluidos los vehículos eléctricos) pueden ser responsables de entre 7000 y 8000 muertes prematuras al año. [53]

Menores impactos operativos y necesidades de mantenimiento

Los vehículos eléctricos a batería tienen menores costes de mantenimiento en comparación con los vehículos de combustión interna, ya que los sistemas electrónicos se averían con mucha menos frecuencia que los sistemas mecánicos de los vehículos convencionales, y la menor cantidad de sistemas mecánicos a bordo dura más debido al mejor uso del motor eléctrico. Los coches eléctricos no requieren cambios de aceite ni otros controles de mantenimiento rutinarios. [56] [57]

Los motores de combustión interna son relativamente ineficientes a la hora de convertir la energía del combustible de a bordo en energía de 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 marcha por inercia, y los modernos coches eléctricos pueden capturar y reutilizar hasta una quinta parte de la energía que normalmente se pierde durante el frenado a través del frenado regenerativo . [56] [57]

Baja reparabilidad

Los vehículos eléctricos se destruyen fácilmente debido a daños en la batería, [58] [59] y algunos han reclamado el derecho a reparación . [60]

Algunos vehículos eléctricos se fabrican mediante gigacasting para reducir su coste, lo que complica las reparaciones. [61]

Incendios

Uso del agua

Para apagar un solo incendio provocado por un vehículo eléctrico se necesitan hasta 150.000 litros de agua. Los incendios provocados por vehículos eléctricos suelen extinguirse con menos de 4.000 litros. [62]

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. [63] En algunos países, las baterías de plomo-ácido no se reciclan de forma segura. [64] [65]

Iones de litio

Los criterios actuales de retiro de baterías de iones de litio en vehículos eléctricos citan un 80% de capacidad para el final de la primera vida útil y un 65% de capacidad para el final de la segunda vida útil. [66] La primera vida útil define la vida útil del uso previsto de la batería, mientras que la segunda vida útil define la vida útil del caso de uso posterior de la batería. Las baterías de iones de litio de los automóviles a veces se pueden reutilizar para una segunda vida en fábricas [67] o como baterías estacionarias. [68] Algunos fabricantes de vehículos eléctricos, como Tesla, afirman que una batería de iones de litio que ya no cumple con los requisitos de su uso previsto puede ser reparada por ellos directamente, alargando así su primera vida útil. [69] 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 la red para 2030. [70] La huella de carbono de una batería de iones de litio de un vehículo eléctrico se puede reducir hasta en un 17% si se reutiliza en lugar de retirarse inmediatamente. [66] Después de su retiro, los procesos de reciclaje directo permiten la reutilización de mezclas de cátodos, lo que elimina los pasos de procesamiento necesarios para su fabricación. 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 manejan adecuadamente, las sustancias nocivas en su interior causarán contaminación secundaria [ aclaración necesaria ] al medio ambiente. [71] Estos mismos procesos también pueden poner en peligro a los trabajadores y dañar su salud. [72] 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 da lugar a incendios de basura que pueden destruir otros materiales reciclables y crear mayores emisiones de dióxido de carbono y partículas. [73] Los incendios de vehículos causan contaminación local. [74]

Motores

Los motores eléctricos son un componente esencial de los automóviles eléctricos que convierten la energía eléctrica en energía mecánica para mover las ruedas, en cuyo proceso de fabricación se utilizan comúnmente imanes de neodimio. [75] Actualmente, no existe una forma rentable para que la industria recicle los motores eléctricos debido al complicado proceso de extracción de estos imanes. [76] Muchos motores eléctricos terminan en vertederos o se trituran porque no existe una alternativa viable de reciclaje o eliminación. [76] [ ¿relevante? ]

Dos de los principales esfuerzos 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. [76] [77] 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. [77] Nissan y Waseda identificaron y perfeccionaron un nuevo proceso para extraer imanes de tierras raras para su reutilización en la fabricación de nuevos motores para vehículos eléctricos. [77] [ ¿relevante? ]

Véase también

Referencias

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Lectura adicional

Wheeler, Max (30 de julio de 2024) "¿Son los vehículos eléctricos realmente ecológicos?", SmartMotoring.com