El 80% de la industria actual se compone principalmente de cinco materiales: acero, carbón, oro, cobre y aluminio; sin embargo, la producción de intermedios químicos básicos, como amoniaco, metanol, etileno, propileno, butadieno, benceno, tolueno, xileno, afecta directamente a casi todos los aspectos de la economía mundial. Por lo tanto, a menos que el sistema químico haga la transición hacia un modelo de operación sostenible, será difícil que los otros sectores que utilizan sus productos lo logren verdaderamente.
Los metales críticos podrían experimentar elevados aumentos de precio hasta 2035, en particular, el paladio, el iridio y el níquel subirán un 165%, un 140% y un 107%, respectivamente, y otros materiales, en un escenario de tasa de inflación anual media del 2% durante la próxima década, podrían ver cómo su precio se dispara un 24%.
Solo el 7,3% de la demanda anual en la UE se satisface mediante reciclaje de residuos, de hecho, la mayoría de las materias primas críticas tienen un EOL-RIR (tasa de entrada de reciclaje al final de la vida útil) inferior al 5%. Mientras ese porcentaje no aumente y no se encuentren alternativas, la dependencia no dejará de aumentar. La UE podría cubrir entre más de la mitad y tres cuartas partes de sus necesidades de metales para tecnologías limpias en 2050 mediante el reciclaje local.
Un enfoque interesante aboga por diseñar productos que requieran un uso más eficiente de los materiales, por ejemplo, reduciendo la carga de metales preciosos empleados en los catalizadores.
Junto a los esfuerzos en mejorar el diseño de los productos, para hacer un uso más óptimo de los materiales, las técnicas de fabricación avanzadas, como la impresión 3D, ofrecen una vía complementaria interesante, ya que permiten un uso más preciso de los materiales, con un menor coste energético.
La inteligencia artificial (IA) está permitiendo dar un salto fundamental en la búsqueda de nuevos materiales. Empresas tecnológicas estadounidenses unieron a varios laboratorios federales de investigación para utilizar IA y desarrollar un nuevo material que podría reducir el contenido de litio en las baterías en un 70%.
Sustituir las materias primas críticas por materiales menos críticos sigue siendo, en última instancia, la estrategia clave. Se están produciendo multitud de avances en este sentido. La producción de electrolizadores para generar hidrógeno requiere al menos 40 materias primas y la UE actualmente produce solo entre el 1% y el 5%.
En lugar de sustituir materiales vinculados a las tecnologías energéticas limpias que ya han alcanzado un alto nivel de madurez, se está considerando también la transición hacia tecnologías completamente alternativas. Es el caso de las perovskitas en fotovoltaica.
Otra línea de trabajo de la investigación química se dirige a sustituir los metales menos abundantes en la tierra, como el paladio o el platino, por otros más habituales como el cobalto o el manganeso.