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, etc). En cambio, para construir el mundo de los humanos, las urbes, los productos sanitarios, las vías de los trenes, los aviones y sus motores, los ordenadores o un Smartphone, necesitamos muchísimos más elementos químicos.
Un artículo reciente publicado en la revista Trends in Ecology and Evolution, liderado por un equipo de investigación del CREAF, la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), 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 los humanos provenían en un 80% de la biomasa (madera, plantas, alimentos, etc.) En 2005 este porcentaje ya sólo 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 humanidad, atada de pies y manos a su uso expansivo de la tabla periódica
“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 atmósfera, a usar muchos otros elementos, entre ellos especialmente los conocidos como “tierras raras”, comenta Jordi Sardans, coautor del estudio.
A lo largo del siglo XX, el elementoma humano ha ganado elementos de la tabla periódica, usados en la construcción, el transporte, la industria y, más recientemente, en las nuevas tecnologías, como los dispositivos de computación, los fotovoltaicos y los 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.
“Estamos viviendo un crecimiento anual del consumo/extracción de elementos minerales de alrededor del 3% que seguirá hasta 2050. En este escenario es posible que las reservas de algunos de estos elementos se agoten en 2050 (oro y antimonio) o en menos de 100 años (Molibdeno y Zinc)”, añade Josep Peñuelas, el otro coautor del estudio.
Riesgos ambientales, económicos, sociales y geopolíticos
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.
En este contexto, los aspectos geopolíticos también desempeñan un papel importante y problemático. Las reservas naturales de varios de estos elementos, como las tierras raras, se encuentran en un número limitado de países (China, Vietnam, Brasil, Estados Unidos, Rusia y República Democrática del Congo), con más del 90% de la oferta mundial y cerca del 40% de las reservas bajo el control de China. Su disponibilidad está, pues, sujeta a las fluctuaciones de la oferta y los precios por intereses geopolíticos contrapuestos, con el consiguiente riesgo de conflictos.
Fin a la obsolescencia programada, reciclaje y recuperación
El artículo recoge varias tecnologías para recuperar estos elementos escasos, como por ejemplo la biolixiviación, que es la extracción de metales de sus minerales mediante el uso de organismos vivos, como bacterias, capaces de acumular elementos de tierras raras si entran en contacto con residuos industriales.
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. El uso de diversos nanomateriales basados en el carbono como métodos de sorción para preconcentrar los elementos raros de las aguas residuales a partir de residuos disueltos; 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.
*Artículo: **Peñuelas, J., Sardans, J., & Terradas, J. (2022). Increasing divergence between human and biological elementomes. Trends in Ecology & Evolution.
