Sostenibilidad
Níquel Verde: Impulsando el Futuro de la Energía Limpia
El mundo está experimentando actualmente una transición hacia la energía verde y las baterías están desempeñando un papel clave en este viaje. Como componentes cruciales en diversas tecnologías modernas, las baterías recargables están alimentando desde teléfonos inteligentes y laptops hasta vehículos eléctricos (VE) y sistemas de almacenamiento de energía.
Entre los tipos de baterías, las baterías de iones de litio son las más populares y ampliamente utilizadas. Un ingrediente clave de estas baterías es el níquel (Ni), el quinto elemento más común en nuestro planeta.
No solo se encuentra extensamente en la corteza y núcleo de la Tierra, sino que también es un elemento común en meteoritos, junto con el hierro. Ocurre naturalmente en el suelo y el agua, y el níquel es un nutriente esencial para las plantas.
El níquel cuenta con muchas propiedades físicas y químicas destacadas, que lo hacen esencial en cientos de miles de productos. Estos incluyen un alto punto de fusión de 1453°C, resistencia a la corrosión y la oxidación, alta maleabilidad, reciclabilidad y propiedades magnéticas a temperatura ambiente.
También se alea fácilmente, sobre todo con cromo y otros metales para producir aceros inoxidables y resistentes al calor.
Se utiliza en 1,97 millones de toneladas de acero inoxidable y 210 kilotoneladas de aleaciones no ferrosas cada año, el níquel se ha convertido en un elemento estratégico y difícil de reemplazar. Estas aplicaciones mejoran la longevidad del producto y la eficiencia del motor, respectivamente, contribuyendo así a la sostenibilidad.
Mientras que el acero inoxidable representa el 65% de los casos de uso del níquel, las baterías son el segundo uso más grande con el 16%.
El níquel se utiliza en baterías para entregar una mayor densidad de energía y una mayor capacidad de almacenamiento a un menor costo. Con la fabricación y adopción de vehículos eléctricos en aumento y los sistemas de almacenamiento de energía convirtiéndose en más cruciales que nunca para equilibrar la demanda y la oferta de energía, la demanda de níquel está en una trayectoria ascendente.
En números, el 70% de la producción anual global actual de níquel, o 3 millones de toneladas, se dirigirá al sector del acero inoxidable, mientras que otros 3 millones de toneladas de Ni se espera que sean necesarios solo para la producción de baterías para 2040. Este Ni adicional será impulsado por la descarbonización del sector del transporte a través del uso de electrodos de baterías basados en Ni en vehículos eléctricos.
Como resultado, la demanda global de níquel se duplicará a 6 millones de toneladas por año.
Depósitos de Níquel Ricos en Cantidad, Complejos en Calidad
Al ser un metal relativamente abundante, el níquel se encuentra en todas partes del medio ambiente. Sin embargo, solo en cantidades trazas. Siempre presente en el suelo, se puede encontrar una mayor concentración de níquel en varios minerales, incluyendo óxidos, sulfuros y silicatos.
A nivel mundial, se estima que los recursos de níquel son de aproximadamente 350 millones de toneladas, con importantes depósitos de níquel encontrados en Australia, Indonesia, Sudáfrica, Rusia y Canadá. Estos cinco países juntos poseen más del 50% de los recursos de níquel del mundo.
Mientras que casi el 80% del níquel extraído ha sido en los últimos treinta años, las reservas del elemento aún han crecido. Esto se debe a la mayor exploración por parte de las empresas mineras, a un mejor conocimiento de nuevos depósitos en áreas remotas y a tecnologías mejoradas que permiten procesar más níquel, especialmente minerales de níquel de baja calidad.
Cuando se trata de la producción de níquel, el 60% depende de minerales de sulfuro de alta calidad con un contenido de Ni del 1,5-4%. El resto lo proporcionan variantes de minerales de baja calidad como lateritas, que tienen un contenido promedio de Ni del 1,5%. Estos se dividen en dos variantes: saprolita y limonita.
Lo interesante es que las reservas de níquel en tierra se distribuyen inversamente, lo que significa que el 60% del Ni disponible en la naturaleza se encuentra en lateritas. Solo el 40% del Ni se encuentra en depósitos de sulfuro, donde existe principalmente en forma de minerales binarios y ternarios ricos en níquel como NiS, Ni2FeS4 y (Co, Ni)3S4.
Lo que hace que los minerales de sulfuro sean una opción preferible es su simplicidad química. Esto permite una separación eficiente de impurezas de ganga (material comercialmente sin valor que rodea o se mezcla estrechamente con el mineral deseable) de los compuestos que contienen níquel utilizando métodos tradicionales como la flotación por espuma.
Por supuesto, el problema es que las reservas de sulfuro de níquel son finitas y en declive, por lo que no pueden satisfacer la creciente demanda global de níquel. Esto crea la necesidad de producir níquel de manera sostenible a partir de lateritas de baja calidad pero abundantes.
En estos depósitos, el níquel no se encuentra como minerales discretos; más bien, se disuelve dentro de silicatos de magnesio complejos o óxidos de hierro. Esto incluye silicatos de magnesio (Mg) como saprolitas como (Mg, Fe, Ni)3Si2O5(OH)4 y (Mg, Fe, Ni)3Si4O10(OH)2.4H2O. También reemplaza parcialmente el hierro (Fe) en limonita, como goethita (Fe, Ni)OOH.
La complejidad de los minerales de níquel de baja calidad, tanto en términos químicos como de minerales, limita la extracción eficiente y sostenible de níquel para tecnologías verdes posteriores.
Para superar este problema fundamental, los investigadores del Instituto Max Planck de Materiales Sostenibles (MPI-SusMat) han creado una técnica novedosa, que es libre de carbono y ahorra energía, para extraer níquel para acero inoxidable, baterías y imanes.
Costos Ambientales de la Producción de Níquel Convencional
Mientras que el níquel juega un papel crucial en la fabricación de baterías, la producción de este elemento no es realmente respetuosa con el medio ambiente, como es el caso con la mayoría de la extracción y procesamiento de metales.
En el caso del níquel, su impacto negativo en el medio ambiente incluye la contaminación del aire, la contaminación del agua, la erosión del suelo, la degradación de la tierra, la deforestación, los residuos tóxicos, la pérdida de biodiversidad y más. La producción de níquel también es un proceso intensivo en energía, lo que contribuye a las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI).
La producción convencional de níquel emite alrededor de 20 toneladas de CO2 por tonelada de níquel. En 2019, la minería de níquel fue responsable de alrededor de 120 millones de toneladas métricas de dióxido de carbono equivalente (CO2e) en todo el mundo.
Según el estudio de MPI-SusMat, la huella general de la industria es de aproximadamente 20-27 toneladas de CO2e por cada tonelada de níquel, lo que es más de 10 veces que la del acero, con 2,3 toneladas de CO2e por tonelada. Por lo tanto, el níquel es un metal muy perjudicial para el medio ambiente.
Las emisiones de CO2 son el principal impulsor del cambio climático, y si la industria de la producción de níquel desea combatirlo y convertirse en neutral en cuanto al clima, sus emisiones de carbono deben reducirse drásticamente.
Lo interesante es que los esfuerzos mundiales para reducir las emisiones de carbono involucran la tendencia hacia la electrificación, donde el uso de combustibles fósiles se está reemplazando con electricidad. Sin embargo, este cambio depende en gran medida del níquel, lo que reduce significativamente el impacto de las iniciativas y plantea preocupaciones sobre la transferencia de la carga ambiental a la metalurgia. Según el primer autor del estudio, Ubaid Manzoor, un investigador de doctorado en MPI-SusMat:
“Si continuamos produciendo níquel de la manera convencional y lo usamos para la electrificación, estamos simplemente trasladando el problema en lugar de solucionarlo”.
Así, con su nueva forma de producir níquel, los investigadores ofrecen una vía sostenible para eliminar el metal de los minerales donde el plasma de hidrógeno reemplaza al carbono, lo que hace que el proceso sea libre de CO2, lo que también ahorra energía y tiempo. Cabe destacar que utiliza minerales de níquel de baja calidad, que han sido pasados por alto debido a su complejidad.
Actualmente, el procesamiento industrial de estos minerales, como la laterita de Ni, está dictado por la estructura cristalográfica de las fases que contienen Ni y el contenido de Ni y Fe en el mineral.
Los minerales de limonita con su bajo contenido de Ni y MgO (<4 wt% Mg) suelen procesarse mediante lixiviación ácida a alta presión (HPAL) para recuperar Ni y cobalto (Co), cuando están presentes. La demanda de energía para esto es bastante masiva, que oscila entre 230 -570 GJ por tonelada de Ni, lo que supera significativamente los 22 GJ por tonelada requeridos para el acero.
Frente a este telón de fondo preocupante, el enfoque del estudio promete un alejamiento prometedor de las técnicas industriales convencionales. Al reemplazar los agentes reductores a base de carbono y azufre con hidrógeno, el estudio minimiza las emisiones directas de CO2 y dióxido de azufre (SO2).
También evita el uso de ácidos perjudiciales como el ácido sulfúrico (H2SO4) en HPAL y elimina la necesidad de tratamientos costosos de pre y post-tratamiento.
Una Revolución en el Procesamiento de Níquel con Hidrógeno en un Solo Paso
La investigación, apoyada por la Subvención Avanzada del Consejo Europeo de Investigación, se ha publicado en la revista Nature. Detalla el nuevo proceso para la extracción de níquel1.
Su enfoque completamente diferente es un proceso de reducción de fusión de una carga de mineral seca completa en un solo paso metalúrgico utilizando plasma de hidrógeno.
Este proceso integra la calcinación, la fusión y el afinado en un solo paso. Todas estas operaciones ocurren al mismo tiempo y en un solo horno. Esto permitió al equipo acceder directamente a ferroníquel de alta calidad, un material metálico compuesto por hierro y níquel y utilizado como agente de aleación, a partir de la carga de mineral seca en un solo paso.
Con ‘un solo paso’, los investigadores se refieren a la producción de ferroníquel refinado a partir de una carga de mineral seca en un solo proceso metalúrgico en comparación con la ruta RKEF. RKEF, o Horno de Kiln-Electricidad, es una forma de producir ferroníquel a partir de minerales de laterita de níquel. Implica tres etapas: calcinación del mineral seco, que luego se derrite en un horno de arco eléctrico (EAF), y finalmente, afinado para reducir las impurezas a niveles aceptables.
En contraste, el proceso de Reducción de Fusión con Plasma de Hidrógeno (HPSR) cubre todo esto en un solo paso.
Con su enfoque, los investigadores produjeron aleaciones de ferroníquel de alta calidad y refinadas con cinética de reducción rápida. La aleación contiene impurezas mínimas gracias al control termodinámico de la atmósfera del horno, lo que permitió reducir selectivamente el níquel. Tener silicio (Si) por debajo de 0,08% en peso, calcio (Ca) por debajo de 0,09% en peso y fósforo (P) casi 0,00% en peso permitió la eliminación de un refinado adicional.
“Al utilizar plasma de hidrógeno y controlar los procesos termodinámicos dentro del horno de arco eléctrico, podemos descomponer la estructura compleja de los minerales en minerales de níquel de baja calidad en especies iónicas más simples, incluso sin utilizar catalizadores”.
– Autor correspondiente, Profesor Isnaldi Souza Filho, jefe del grupo “Síntesis Sostenible de Materiales” en MPI-SusMat
Operable completamente con energía renovable, el nuevo proceso presentado reemplaza los combustibles y reductores a base de carbono con electricidad renovable y hidrógeno. De esta manera, ofrece hasta un 18% de ahorro de energía y una reducción de hasta el 84% en las emisiones de CO2.
La evidencia experimental del estudio respalda la reducción de HPSR en un solo paso como una alternativa sostenible para la producción de metales a partir de óxidos y silicatos, ampliando las opciones de materia prima a minerales de baja calidad y bajo costo.
En general, este enfoque sostenible permite el uso beneficioso del níquel en tecnologías de energía sostenible, mitigando al mismo tiempo el daño ambiental causado por su producción. El mismo proceso también se puede aplicar a otro elemento clave de la batería, el cobalto.
Cabe destacar que la escalabilidad del proceso para aplicaciones industriales es posible, lo que es el próximo paso para el equipo. Esto requerirá la implementación de arcos cortos con altas corrientes, el uso de inyección de gas o la integración de un dispositivo de agitación electromagnética externa debajo del horno. Esto garantizará que el material fundido no reducido llegue continuamente a la interfaz de reacción, ya que solo aquí es donde ocurre la reducción de los minerales de níquel a especies iónicas más simples.
Esto se puede hacer a través de métodos industriales bien establecidos, lo que permite que el nuevo método se integre en los procesos existentes.
Invertir en Níquel Verde
Tesla (TSLA ) es uno de los nombres principales que impulsan la búsqueda de fuentes de níquel más limpias. Con vehículos eléctricos que dependen en gran medida de baterías ricas en níquel, la empresa comenzó a asegurar el suministro de productores que se centran en menores emisiones y mejores normas de minería, como las operaciones de BHP en Australia.
Y cuando Tesla elige un níquel más verde, influye en la forma en que el resto de la industria piensa sobre la fuente, lo que explica por qué desempeña un papel tan central en este espacio.
Tesla (TSLA )
Durante la llamada de ganancias del segundo trimestre de 2020 de la empresa, Musk instó a los mineros a invertir en “minería de níquel respetuosa con el medio ambiente a gran escala” en preparación para el aumento en la producción de vehículos eléctricos en los próximos años.
En 2022, entró en un acuerdo con la empresa de metales Talon (TSX: TLO) para suministrarle níquel desde su proyecto Tamarack de alta calidad en Minnesota. La asociación ha sido “para la producción responsable de materiales de batería directamente desde la mina hasta el cátodo de la batería”, dijo el CEO de Talon, Henri van Rooyen, en ese momento, señalando que la empresa tiene “la huella de carbono incorporada más baja de la industria”.
Mientras tanto, Tesla elogió el enfoque innovador de Talon para el descubrimiento, desarrollo y producción de materiales de batería, que incluye el almacenamiento permanente de carbono y la exploración de extracciones de materiales novedosas.
El mismo año, Tesla también firmó un contrato a largo plazo con Vale para suministrarle níquel de baja emisión desde sus operaciones en Canadá.
Incluso antes de estos, Tesla se unió a BHP Group, con un valor de mercado de $127.7 mil millones, que está involucrada en la producción de níquel de baja emisión para vehículos eléctricos, para mejorar la resiliencia de la cadena de suministro de baterías y reducir las emisiones de carbono.
Hace poco, BHP comenzó la construcción de sistemas de energía solar y almacenamiento de energía fuera de la red para minas para alimentar su operación Nickel West Mount Kit y Leinster, que suministrará el elemento a Tesla.
El proyecto es “el primer proyecto de energía renovable a gran escala fuera de la red de BHP en todas nuestras operaciones globales y, significativamente, eliminará el equivalente a hasta 23,000 automóviles de combustión interna de la carretera cada año, apoyando nuestros objetivos de reducción de gases de efecto invernadero”, dijo Jessica Farrell, presidenta de BHP Nickel West Asset.
Cuando se trata del desempeño del mercado de Tesla, sus acciones están negociando actualmente a $340.20, todavía bajando casi un 14% este año hasta ahora, después de recuperarse del mínimo de $217.80 del mes pasado. Esta recuperación ha hecho que las acciones de TSLA se acerquen lentamente al máximo histórico (ATH) de casi $484 que alcanzó en diciembre de 2024.
(TSLA )
Ahora, el valor de mercado de Tesla está finalmente por encima de $1 billón ($1,2 billones para ser exactos), mientras que su EPS (TTM) es 1,82 y el P/E (TTM) es 191,36.
Mientras tanto, los resultados financieros del primer trimestre de 2025 muestran una disminución del 9% en los ingresos con respecto al año anterior, a $21.300 millones. Se registró una caída del 20% en los ingresos por automóviles a $14.000 millones, mientras que los ingresos por créditos aumentaron un 37,7% a $595 millones, y los ingresos por generación y almacenamiento de energía aumentaron un 67% a $2.730 millones.
Además, se observó una disminución en la ganancia neta a $409 millones, o 12 centavos por acción, mientras que la ganancia operativa disminuyó a $400 millones, lo que resultó en una margen operativa del 2,1%.
Esto se ha atribuido a la necesidad de actualizar las líneas en sus fábricas para comenzar a producir versiones actualizadas del SUV Model Y.
Durante este período, Tesla produjo poco más de 362.000 vehículos y entregó ligeramente más de 336.000 vehículos. “Mientras que el cambio de las líneas del Model Y en todas nuestras cuatro fábricas llevó a la pérdida de varias semanas de producción en el primer trimestre, la rampa del Nuevo Model Y sigue adelante”, señaló la empresa en su comunicado de prensa.
Tesla también desplegó 10,4 GWh de productos de almacenamiento de energía en el primer trimestre de 2025. La empresa ha señalado que el crecimiento de la infraestructura de inteligencia artificial es “una oportunidad desproporcionada” para este segmento para estabilizar la red.
En su deck de accionistas, el fabricante de automóviles advirtió a los inversores sobre la “incertidumbre” en los mercados debido a la política comercial en rápida evolución que afecta adversamente a las costas y la cadena de suministro. La “dinámica” y la “cambiante opinión política” se espera que tengan un impacto en la demanda de sus productos en el corto plazo.
En medio de esto, Tesla enfrenta la competencia de los competidores chinos de menor costo en el mercado de vehículos eléctricos y Alphabet’s (GOOG ) Waymo en el sector de taxis robóticos.
Conclusión
El níquel es una base de la transición hacia la energía limpia, pero sus métodos de extracción tradicionales dañan el medio ambiente y socavan los objetivos que ayuda a lograr.
Frente a este telón de fondo, las innovaciones como la fusión con plasma de hidrógeno ofrecen una vía prometedora para descarbonizar la producción de níquel. Este enfoque de producción de níquel verde de MPI-SusMat también abre la puerta a una electrificación más sostenible del sector del transporte. No mencionar que la aleación de níquel creada a partir de minerales de baja calidad se puede utilizar directamente en la producción de acero inoxidable, y después de un refinado adicional, como material de electrodo en baterías. Incluso los residuos (escoria) producidos durante el proceso pueden proporcionar un recurso valioso para la industria de la construcción.
Así, el nuevo proceso de producción de níquel sostenible ofrece un gran potencial para escalar y avanzar en vehículos eléctricos y almacenamiento de energía en la red, prometiendo un futuro más verde.
Estudios Referenciados:
1. Manzoor, U., Mujica Roncery, L., Raabe, D., & Souza Filho, I. R. (2025). Níquel sostenible habilitado por reducción basada en hidrógeno. Nature, 641(8062), 365–373. https://doi.org/10.1038/s41586-025-08901-7
