La humanitat esprem la taula periòdica d’esquena als riscos

La mina de Bayan Obo a la Mongòlia Interior (Xina) conté una gran quantitat de minerals de terres rares. Font: REUTERS (2011).
La mina de Bayan Obo a la Mongòlia Interior (Xina) conté una gran quantitat de minerals de terres rares. Font: REUTERS (2011).

La natura fa milions d’anys que se les arregla amb uns quants elements de la taula periòdica. Carboni, calci, oxigen, hidrogen, nitrogen, fòsfor, silici, sofre, magnesi i potassi construeixen gairebé tota la vida del planeta (troncs, fulles, pèls, dents, etc). En canvi, per construir el món dels humans, les urbs, els productes sanitaris, les vies dels trens, els avions i els motors, els ordinadors o un telèfon mòbil, en necessitem moltíssims més elements químics. Un article recent publicat a la prestigiosa revista Trends in Ecology and Evolution, liderat per un equip de recerca del CREAF, la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i el CSIC, alerta que el conjunt d’elements químics que necessitem els humans (el que es coneix científicament amb el nom d’elementoma humà) està divergint cada cop més del que necessita la naturalesa (l’elementoma biològic). Al 1900 els elements que utilitzaven els humans provenien en un 80% de la biomassa (fusta, plantes, aliments, etc), al 2005 aquest percentatge ja només equivalia al 32% i s’espera que el 2050 sigui només del 22%. Ens dirigim a una situació en què el 80% dels elements que utilitzem siguin de fonts no biològiques.

Sostenir l'elementoma humà serà cada cop més complex i arriscat, caldrà fer-ho en termes de justícia ambiental i, per descomptat, amb un ús més racional dels recursos limitats de la Terra”
JAUME TERRADAS, fundador del CREAF, professor honorari de la UAB i coautor de l’article

Els elements no biològics com a minerals o terres rares són escassos o pràcticament inexistents en els éssers vius i rars en general, pel que les seves reserves importants en molts casos estan localitzades en uns pocs països. Els elements d’origen no biològic cal obtenir-los de fonts geològiques, cosa que implica extracció, comercialització entre països i que es desenvolupin tecnologies de reciclatge eficients, i la seva escassetat i localització poden donar lloc a conflictes socials, econòmics, geopolítics i ambientals. Per això, encara que a priori, pot semblar que estem davant d’un tema d’interès només científic, en realitat té conseqüències enormes.  

Uns quants elements construeixen gairebé tota la vida del planeta, mentre que els humans necessitem moltíssims més elements químics. Imatge: CREAF.

La humanitat, lligada de peus i mans a l’ús expansiu de la taula periòdica 

L’estudi revisa la història de la humanitat segons l’ús d’elements de la taula periòdica. Segons l’article, l’elementoma humà va començar a divergir de l’elementoma biològic a la dècada de 1900, associat al continu augment de consum de materials que no provenien de la biomassa (combustibles fòssils, materials metàl·lics/industrials, materials de construcció). 

Al llarg del segle XX, l’elementoma humà ha guanyat elements de la taula periòdica, usats en la construcció, el transport, la indústria i, més recentment, en les noves tecnologies, com ara els dispositius de computació, els fotovoltaics i els telèfons mòbils. Aquests elements inclouen el silici, el níquel, el coure, el crom, l’or i d’altres molt menys freqüents com el samari, l’iterbi, l’itri, el neodimi, etc. En les darreres dues dècades, l’ús d’aquests elements escassos s’ha incrementat per implementar i expandir l’ús de les noves tecnologies i les fonts d’energia netes. 

Divergència creixent entre els elementomes humà total i biològic. Font: Penuelas, J., Sardans, J., & Terradas, J. (2022).

 

Divergència creixent entre els elementomes humà total i biològic. Font: Penuelas, J., Sardans, J., & Terradas, J. (2022).

Riscos ambientals, econòmics, socials i geopolítics 

L'extracció d'elements químics de la Terra pot ser limitant i comportar crisis a tots nivells.

L’article és concloent: l’extracció d’elements químics de la Terra pot ser limitant i comportar crisis a tots nivells. Utilitzar més elements de la taula periòdica vol dir extreure més minerals, un consum creixent d’energia i les emissions de CO2 associades. A més, la creixent escassetat d’aquests elements n’amenaça la disponibilitat, especialment per als països pobres, i fins i tot dificulta el manteniment de la producció als països rics, afectant així el desenvolupament econòmic. 

La mina "La Ganadería", pròxima a San Martín de Turumbán (Venezuela), deixa veure les seqüeles de l'extracció del mercuri. Fuente: Infoamazonia

 

La mina “La Ganadería”, pròxima a San Martín de Turumbán (Venezuela), deixa veure les seqüeles de l’extracció del mercuri. Fuente: Infoamazonia

En aquest context, els aspectes geopolítics també tenen un paper important i problemàtic. Les reserves naturals de diversos d’aquests elements, com ara les terres rares, es troben en un nombre limitat de països (Xina, Vietnam, Brasil, Estats Units, Rússia i República Democràtica del Congo), amb més del 90% de l’oferta mundial i prop de 40% de les reserves sota el control de la Xina. La seva disponibilitat està, doncs, subjecta a les fluctuacions de l’oferta i els preus per interessos geopolítics contraposats, amb el risc consegüent de conflictes. 

El canvi exponencial progressiu del elementoma humà total, definit com el número i les quantitats d'elements utilitzats biològica i no biològicament pels éssers humans. Aquest elementoma humà ha divergit cada vegada més del elementoma biològic que caracteritza els elements utilitzats biològicament. (A) Quantitats totals de biomassa i materials no biomásicos (Gt/a) utilitzats en el elementoma humà de 1990 a 2060. Material no biomásico = combustibles fòssils + materials metàl·lics/industrials + materials de construcció. (B) Quantitats totals de materials (Gt/any) utilitzats en el elementoma humà de 1990 a 2060 dividides per tipus de material (biomassa, combustibles fòssils, materials metàl·lics/industrials i materials de construcció).

 

El canvi exponencial progressiu del elementoma humà total, definit com el número i les quantitats d’elements utilitzats biològica i no biològicament pels éssers humans. Aquest elementoma humà ha divergit cada vegada més del elementoma biològic que caracteritza els elements utilitzats biològicament. Font: Penuelas, J., Sardans, J., & Terradas, J. (2022).

Final a l’obsolescència programada, reciclatge i recuperació 

Els autors recalquen que cal posar fi a l’obsolescència programada (política de planificació o disseny d’un producte amb una vida útil artificialment limitada) i cal desenvolupar noves tecnologies que afavoreixin un ús més rendible d’aquests materials escassos i que en permetin el reciclatge i reutilització generalitzats i eficients. Hem de tenir en compte que avui hi ha poques alternatives, per no dir cap, a molts d’aquests elements i que les seves taxes de reciclatge són baixes pel fet que s’usen petites quantitats en combinació amb altres materials en una àmplia gamma de productes. Les tècniques actuals de recuperació tenen nivells d’eficiència baixos i comporten un gran risc de contaminació a causa de la toxicitat dels elements de terres rares. 

Sistema de reciclatge de neodimi, que pot fondre's per a fabricar nous imants. Font: Less Common Metals.

 

Sistema de reciclatge de neodimi, que pot fondre’s per a fabricar nous imants. Font: Less Common Metals.

L’article recull diverses tecnologies per recuperar aquests elements escassos, com ara la biolixiviació, que és l’extracció de metalls dels seus minerals mitjançant l’ús d’organismes vius, com ara bacteris, que són capaços d’acumular elements de terres rares si entren en contacte amb residus industrials. D’altra banda, per evitar la contaminació, s’està estudiant la biosorció, un procés fisicoquímic que es dona de manera natural en certs organismes i que permet filtrar contaminants, per exemple, metalls pesants d’aigües contaminades. Altres possibilitats són la criomolienda, recuperació per deposició electroquímica. L’ús de diversos nanomaterials basats en el carboni com a mètodes de sorció per preconcentrar els elements rars de les aigües residuals a partir de residus dissolts; la hidrometal·lúrgia per obtenir una gran recuperació de terres rares i metalls pesants a partir de l’apatita i de diverses deixalles; i la pirometal·lúrgia o l’extracció de fluids supercrítics amb CO2. En qualsevol cas, és essencial el desenvolupament de noves maneres de produir i reciclar a gran escala aquests elements. 

Article:

Penuelas, J., Sardans, J., & Terradas, J. (2022). Increasing divergence between human and biological elementomes. Trends in Ecology & Evolution

Articles relacionats

Coneixement
Jaume Terradas

Dos llibres i un article

Aquest article està dedicat a la memòria del nostre estimat Marc Estiarte i Garrofé, mort el 22 de setembre de 2022 als 55 anys, després

Notícies
Anna Ramon

La manca de pluges fa avançar la primavera a l’hemisferi nord

La ciència ja ha demostrat que el canvi climàtic està avançant la primavera fenològica. Fins ara, els hiverns suaus provocats per l’escalfament global se’n consideraven la causa principal. Tot i això, un estudi publicat avui a la revista Nature Climate Change afegeix que la manca de pluja també provoca que les plantes brotin abans d’hora a l’hemisferi nord. En aquesta zona del planeta, les pluges han disminuït la seva freqüència els darrers trenta anys i ara es demostra que això afecta també el calendari natural de les plantes.

Hem canviat la versió del Wordpress. Per llegir entrades anteriors al 2020 en els diferents idiomes (català, castellà o anglès), ves a la portada del blog, escull l'idioma amb el selector del menú superior i cerca l’entrada a la barra de la lupa.

Dona’t d’alta al Newsletter per rebre totes les novetats del CREAF al teu e-mail.

Ajuda'ns a moure

l'ecologia