En el puesto 27 de su tabla periódica se encuentra el cobalto, un elemento esencial en las baterías recargables y los motores a reacción. En 2018, el Departamento del Interior de EE. UU. publicó una lista de 35 minerales críticos sin los cuales la economía de EE. UU. no puede vivir, incluido el cobalto. El cobalto incluso se considera un riesgo para la seguridad nacional porque la mayor parte se extrae en una región políticamente inestable de África y se refina en China.
Aprendamos más sobre este metal versátil, apreciado en un principio por su capacidad para crear cerámica azul intenso y ahora clave para el futuro de los autos eléctricos. Comenzaremos con un poco de folklore.
Cobalt obtuvo su nombre de los gnomos
Hace siglos, los mineros de las montañas Schneeberg de la actual Alemania se encontraron con un problema. Excavaron en la ladera de la montaña en busca de minerales ricos en metales, específicamente plata y níquel. Pero cuando intentaron fundir el mineral en sus valiosos componentes metálicos, algunas impurezas seguían estropeando el proceso.
Siendo la Edad Media, los mineros culparon de sus problemas de fundición a los problemáticos kopelts o kopolds , una palabra alemana medieval para "gnomo" o "duende". Según la leyenda, los kopolds vivían en las minas de Schneeberg y les gustaba gastar bromas a los humanos reemplazando la plata y el níquel en su mineral con un mineral asqueroso que liberaba humos venenosos durante el proceso de fundición. También fueron culpados por los derrumbes.
Como ocurre con todas las buenas leyendas antiguas , la historia de los gnomos tenía algo de verdad. El proceso de fundición de plata y níquel se vio complicado por los altos niveles de cobalto natural en la roca Schneeberg. Y un mineral llamado cobaltita contiene arsénico y azufre, que podrían ser mortales si se liberan en un pozo de mina hermético.
El cobalto, el metal elemental, fue aislado y nombrado por primera vez en 1735 por el químico sueco Georg Brandt , uno de los primeros críticos de la alquimia y probablemente tampoco un fanático de los gnomos.
Los antiguos egipcios y los chinos amaban el azul cobalto
Aunque el cobalto no obtuvo su nombre hasta el siglo XVIII, los pigmentos y tintes a base de cobalto han sido apreciados por su rico tono azul durante milenios.
El Cobalt Institute dice que se han recuperado cerámica y vidrio que contienen esmaltes a base de cobalto de tumbas egipcias que datan de al menos 2600 años. Y la famosa porcelana china azul de las dinastías Tang (600-900 d. C.) y Ming (1350-1650 d. C.) también se esmaltó con minerales a base de cobalto.
El cobalto puro es de un color gris brillante, pero se puede transformar en un polvo azul brillante tomando óxidos de cobalto y tratándolos con un proceso llamado calcinación que expone los minerales ricos en cobalto a temperaturas superiores a 2012 grados F (1100 grados C). El llamativo color conocido como azul cobalto se obtiene calentando óxido de cobalto (Co 3 O 4 ) con silicatos de aluminio a 2192 grados F (1200 grados C).
Se puede obtener una gran cantidad de otros tonos (azul mazarino, azul sauce, azul-negro) combinando óxido de cobalto con otros minerales. Pequeñas cantidades de tonos de azul cobalto también se utilizan como "decolorante" para cancelar los toques amarillentos en el vidrio debido a la contaminación con hierro.
El cobalto se utilizó casi exclusivamente como ingrediente en pigmentos y pinturas hasta el siglo XX. En 1916, más del 70 por ciento de todo el cobalto extraído y refinado en el mundo, que era de solo 440 toneladas (400 toneladas métricas), se usaba como óxido para colorantes, según el Cobalt Institute .
La mitad del cobalto del mundo se usa para baterías recargables
Las baterías recargables de iones de litio de su teléfono inteligente, tableta y vehículo eléctrico funcionan, al menos en parte, con cobalto. El cobalto es uno de los ingredientes clave, junto con otros metales como el litio, el níquel y el manganeso, dentro de estas baterías duraderas y de carga rápida que alimentan nuestra vida digital. Alrededor del 50 por ciento del cobalto producido en todo el mundo se utiliza para baterías recargables.
El cobalto se encuentra en el cátodo (el electrodo con carga positiva) de las baterías de iones de litio. Cuando se carga una batería de iones de litio, los iones de litio fluyen desde el cátodo hasta el ánodo con carga negativa, donde se almacenan. Cuando la batería se descarga, los iones regresan al cátodo y los electrones se liberan para alimentar el teléfono o el motor eléctrico.
El cobalto tiene dos propiedades innatas que lo hacen ideal para aplicaciones de baterías: estabilidad térmica y alta densidad de energía. Los cátodos fabricados con cobalto no se sobrecalentarán fácilmente ni se incendiarán, lo cual es un problema importante de seguridad, y también podrán almacenar y transferir más energía. El cobalto no solo se encuentra en los cátodos de las baterías de iones de litio, sino también en otras baterías recargables populares, como las baterías de níquel-cadmio e hidruro de níquel-metal.
Dado que el cobalto actualmente representa entre el 10 y el 33 por ciento de los cátodos recargables, la industria automotriz necesitará mucho más cobalto para alimentar el futuro de los vehículos eléctricos. Un análisis predice que la demanda de cobalto solo de los vehículos de pasajeros se cuadriplicará de más de 27 500 toneladas (25 000 toneladas métricas) en 2020 a más de 110 231 toneladas (100 000 toneladas métricas) para 2025.
Es superútil en superaleaciones
Cuando los ingenieros aeroespaciales necesitan un material que pueda resistir el intenso calor dentro de un motor a reacción o cohete, recurren a las "superaleaciones" hechas con cobalto.
Las superaleaciones son metales de alto rendimiento que obtienen su llamativo nombre debido a su extremadamente alta resistencia al desgaste y al calor. Las superaleaciones a base de níquel superan a las aleaciones de cobalto en cuanto a resistencia a la tensión para temperaturas que alcanzan los 1706 grados F ( 930 grados C ). Más allá de esa temperatura extrema, las súper aleaciones a base de cobalto realmente muestran sus cosas.
El cobalto tiene un punto de fusión más alto que el níquel y las superaleaciones de cobalto son más resistentes a la corrosión por calor. Es por eso que encontrará superaleaciones de cobalto en las aletas estacionarias de los motores de turbina de gas, que soportan la peor parte del intenso calor generado por los motores a reacción sin desgastarse ni fallar.
Se extrae principalmente en un país en problemas
Una de las principales razones por las que el cobalto llegó a la lista de "minerales críticos" para la seguridad nacional del Departamento del Interior de EE. UU. es que la mitad del cobalto del mundo se extrae en la República Democrática del Congo (RDC). Como explica un informe del Servicio Geológico de EE. UU., la República Democrática del Congo tiene un historial pobre de corrupción gubernamental, violaciones de los derechos humanos y daños ambientales relacionados con la extracción de cobalto .
No son solo los grupos de derechos humanos como Amnistía Internacional los que están preocupados por las prácticas laborales inseguras y poco éticas relacionadas con la minería de cobalto "artesanal" no regulada en la República Democrática del Congo. La inestabilidad política y ambiental de la República Democrática del Congo significa que una gran parte de la cadena de suministro de cobalto es vulnerable a las interrupciones. Si la economía de alta tecnología depende de un suministro constante de cobalto, en gran parte para ser utilizado en baterías recargables, los problemas en la República Democrática del Congo podrían ralentizar el crecimiento económico en todo el mundo.
El informe del USGS también señala que China es el principal refinador de cobalto y uno de los mayores patrocinadores financieros de las grandes operaciones mineras de cobalto en la República Democrática del Congo. Tal como está, el sector tecnológico de EE. UU. depende en gran medida de una fuente inestable en la República Democrática del Congo y de un socio comercial polémico en China para su suministro de cobalto. Lo que explica el último hecho en nuestra lista.
Estados Unidos se está metiendo en la minería de cobalto
Según cifras de 2015 , Estados Unidos consumió el 10 % del cobalto mundial y produjo menos del 1 % del suministro mundial de cobalto.
El cobalto no está en todas partes, pero tampoco es un mineral particularmente raro: ocupa el puesto 32 en abundancia en la corteza terrestre. Solo dos minas en Canadá y Marruecos pueden extraer mineral de cobalto puro, mientras que la mayoría se extrae como subproducto de la minería de cobre y níquel. Uno de los depósitos de cobalto más ricos del mundo se encuentra en el cinturón de cobre de África Central en la República Democrática del Congo.
Sin embargo, EE. UU. no está bendecido con muchos depósitos de cobalto de alta ley, lo que hace que sea más complicado explotarlos de manera rentable. La industria minera también se ha quejado de la lentitud del proceso de obtención de permisos para permitir la exploración de minerales, tanto en tierra como en alta mar. La administración Trump ha ordenado al Departamento del Interior que acelere el proceso de obtención de permisos en un esfuerzo por disminuir la dependencia de Estados Unidos de fuentes extranjeras de minerales críticos como el cobalto.
A pesar de los obstáculos geológicos y de permisos, ha habido algún progreso en la minería de cobalto de EE. UU. En 2014, Eagle Mine en la península superior de Michigan comenzó a extraer níquel y cobre con cobalto y otros minerales como subproductos. Y la primera mina de Estados Unidos dedicada al cobalto se está preparando para entrar en producción en 2020 en Idaho.
ahora eso es genial
El cobalto es un micronutriente esencial en las dietas de animales y humanos. Los rumiantes como las vacas transforman el cobalto en cobalamina, también conocida como vitamina B12. ¡ El alimento con mayor concentración de cobalto es el chocolate!
