Minerales críticos para una transición energética sostenible

El avance hacia un modelo energético bajo en carbono está redefiniendo las cadenas de suministro de materias primas a escala global. Tecnologías como los vehículos eléctricos, los sistemas de almacenamiento energético o las infraestructuras de generación renovable dependen de un conjunto reducido de elementos clave: litio, cobalto y cobre. Estos minerales, conocidos como minerales críticos, no solo son esenciales por sus propiedades físico-químicas, sino también por su distribución geográfica limitada y su creciente demanda.

En este nuevo escenario, la exploración geológica, la caracterización de yacimientos y la gestión ambiental adquieren un papel estratégico. Comprender dónde se encuentran estos recursos, cómo se extraen y qué implicaciones técnicas y ambientales conlleva su aprovechamiento es hoy una competencia central para profesionales del ámbito geológico y minero.

Este artículo analiza las propiedades, tipos de yacimientos y usos tecnológicos del litio, el cobalto y el cobre, con un enfoque claro: mostrar cómo estos elementos están configurando el futuro energético y qué rol desempeña la geología en su desarrollo sostenible.

Minerales críticos para la transición energética

Litio: propiedades, yacimientos y producción

El litio es un metal alcalino de número atómico 3, extremadamente ligero y altamente reactivo. No se encuentra en estado puro en la naturaleza, sino combinado en minerales o disuelto en salmueras. Destaca por las siguientes propiedades:

• Densidad: 0,53 g/cm³
  
  
• Punto de fusión: 180 °C
  
  
• Estado natural: combinado, nunca puro
  
  
• Reactividad: muy alta, especialmente con agua y oxígeno
  
  

Estas características lo convierten en un material esencial en múltiples aplicaciones tecnológicas. Sus compuestos destacan por su comportamiento electroquímico y térmico, lo que ha impulsado su uso en:

• Baterías de iones de litio (electrónica portátil, vehículos eléctricos)
  
  
• Cerámicas técnicas y vidrios especiales
  
  
• Grasas lubricantes resistentes a altas temperaturas
  
  
• Productos farmacéuticos (en usos específicos)
  
  

Su papel en la transición energética es clave, especialmente en soluciones de almacenamiento energético, tanto móviles como estacionarias.

Tipos de yacimientos de litio

1. Salmueras en salares

Las salmueras son soluciones salinas concentradas que se acumulan en cuencas cerradas de regiones áridas, conocidas como salares. El litio se encuentra disuelto principalmente como cloruro de litio (LiCl).

Proceso de extracción:
Se extrae mediante evaporación solar en grandes pozas, seguida de purificación y precipitación para obtener carbonato o hidróxido de litio.

Distribución y relevancia:
Este tipo de yacimiento representa la principal fuente de litio a nivel mundial. Se concentra en el llamado triángulo del litio (Chile, Argentina, Bolivia), que alberga más del 50 % de los recursos globales conocidos.

2. Pegmatitas litiníferas (roca dura)

Las pegmatitas son rocas ígneas de grano grueso, formadas por enfriamiento lento del magma. Pueden contener minerales ricos en litio, como:

• Espodumena
  
  
• Lepidolita
  
  
• Petalita
  
  

Extracción:
Se realiza mediante técnicas mineras convencionales (perforación, voladura, trituración y procesamiento metalúrgico).

Situación actual:
Aunque perdieron protagonismo frente a las salmueras, la creciente demanda ha reactivado su explotación en países como:

• Australia: líder mundial (Greenbushes)
  
  
• Brasil y Canadá: con operaciones en crecimiento
  
  

3. Arcillas y sedimentos evaporíticos

Estos depósitos, de origen mayoritariamente volcánico, están formados por arcillas capaces de retener litio en su estructura cristalina. Aún no se explotan industrialmente, pero existen proyectos avanzados en:

• Nevada (EE. UU.)
  
  
• Sonora (México)
  
  

A medida que mejoren las tecnologías de extracción y se intensifique la búsqueda de fuentes alternativas, las arcillas litiníferas podrían jugar un papel más relevante en el suministro mundial de litio.

Cobalto: propiedades, yacimientos y producción

El cobalto es un metal de transición, número atómico 27, de color gris plateado. Es denso, resistente al calor y presenta un comportamiento magnético destacado. En la naturaleza no se encuentra en estado puro, sino combinado con minerales de cobre, níquel y arsénico.

Propiedades principales:

• Densidad: 8,9 g/cm³
  
  
• Punto de fusión: 1.495 °C
  
  
• Estado natural: asociado a sulfuros y óxidos metálicos
  
  
• Magnetismo: ferromagnético
  
  
• Comportamiento mecánico: forma aleaciones resistentes a la corrosión y a temperaturas extremas
  
  

Aplicaciones industriales:

• Baterías recargables, especialmente en cátodos de ion-litio (tipos LCO, NMC)
  
  
• Superaleaciones para turbinas de aviación y motores industriales
  
  
• Pigmentos cerámicos y vidrios coloreados
  
  
• Catalizadores en procesos industriales (refino de petróleo, producción química)
  
  

En el contexto de la transición energética, su principal valor reside en las baterías para vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento energético.

Tipos de yacimientos de cobalto

1. Yacimientos estratiformes Cu-Co (tipo Copperbelt)

Se forman en cuencas sedimentarias donde capas ricas en materia orgánica favorecen la precipitación conjunta de sulfuros de cobre y cobalto. Los cuerpos mineralizados suelen aparecer en capas horizontales o ligeramente inclinadas.

Ejemplos destacados:

• República Democrática del Congo (RDC)
  
  
• Zambia
  
  
• Alemania y Polonia (Kupferschiefer)
  
  

2. Lateritas de níquel-cobalto

Se desarrollan en zonas tropicales a partir de la alteración química de rocas ultramáficas, bajo condiciones cálidas y húmedas. Este proceso de meteorización concentra cobalto y níquel en los horizontes superiores del suelo.

Extracción:
El cobalto se recupera como subproducto de la minería del níquel, mediante lixiviación a alta presión en plantas hidrometalúrgicas.

Zonas productoras:

• Cuba
  
  
• Indonesia
  
  
• Australia
  
  
• Filipinas

3. Depósitos magmáticos de Ni-Cu-Co

Se originan a partir del enfriamiento lento de magmas máficos o ultramáficos en el interior de la corteza. Durante este proceso, los sulfuros metálicos segregados concentran níquel, cobre y cobalto.

Características:

• Cuerpos mineralizados masivos
  
  
• Alta densidad metálica
  
  
• Rentabilidad elevada por la presencia conjunta de varios metales
  
  

Principales yacimientos:

• Norilsk (Rusia)
  
  
• Sudbury y Voisey’s Bay (Canadá)
  
  
• Varios proyectos en Australia

4. Otros tipos de yacimientos

Existen otras fuentes menos explotadas, pero con interés geológico y potencial a largo plazo:

• Vetas hidrotermales: como Bou Azzer (Marruecos), con presencia de cobaltita.
  
  
• Sulfuros masivos volcanogénicos (VMS): con contenidos menores de cobalto, presentes en yacimientos polimetálicos.
  
  
• Nódulos y costras marinas: aún sin explotación comercial, pero con posibles reservas significativas en fondos oceánicos.
  
  

Cobre: propiedades, yacimientos y producción

El cobre es un metal de transición de número atómico 29, conocido desde la antigüedad por su color rojizo y sus excelentes propiedades físico-químicas. Se encuentra tanto en forma nativa como combinado en minerales.

Propiedades principales:

• Densidad: 8,96 g/cm³
  
  
• Punto de fusión: 1.085 °C
  
  
• Conductividad: excelente conductor eléctrico y térmico
  
  
• Maleabilidad: dúctil, fácil de moldear en frío
  
  
• Estado natural: forma nativa o minerales sulfurados y oxidados
  
  

Usos principales:

• Infraestructura eléctrica: cables, transformadores, circuitos
  
  
• Construcción: tuberías, cubiertas, sistemas de climatización
  
  
• Movilidad eléctrica: componentes de vehículos eléctricos
  
  
• Energías renovables: aerogeneradores, paneles solares, estaciones de carga
  
  

Su papel es fundamental en la transición energética, ya que sustenta la electrificación de la economía y el despliegue de tecnologías limpias.

Tipos de yacimientos de cobre

1. Pórfidos cupríferos

Se forman a partir de intrusiones magmáticas en zonas de subducción. El enfriamiento del magma libera fluidos hidrotermales que mineralizan las rocas circundantes con sulfuros de cobre, como calcopirita y bornita.

Características:

• Baja ley (0,3–1 % Cu), pero gran volumen
  
  
• Explotación a cielo abierto, a gran escala
  
  
• Alta rentabilidad por tonelaje y continuidad del depósito
  
  

Yacimientos destacados:

• Chuquicamata y Escondida (Chile)
  
  
• Morenci (Estados Unidos)
  
  
• Grasberg (Indonesia)
  
  

2. Depósitos estratoligados o mantos cupríferos

Estos yacimientos se originan por la circulación de fluidos mineralizantes a través de rocas volcánicas o sedimentarias. El cobre se concentra en capas horizontales o tabulares.

Características:

• Asociados a alteración hidrotermal
  
  
• Geometría regular y leyes medias-altas (hasta 2–3 % Cu)
  
  

Ejemplos:

• Mantos Blancos
  
  
• Manto Verde (ambos en Chile)

3. Sulfuros masivos volcanogénicos (VMS)

Se forman en el fondo oceánico por precipitación de metales desde chimeneas hidrotermales activas. Generan acumulaciones masivas de sulfuros de cobre, zinc, plomo y otros metales.

Características:

• Asociados a secuencias volcánicas submarinas
  
  
• Composición polimetálica
  
  
• Leyes variables, con alto valor añadido
  
  

Ejemplo clásico:

• Faja Pirítica Ibérica (España y Portugal)

4. Skarns cupríferos

Surgen cuando fluidos ricos en metales interactúan con rocas carbonatadas (calizas, dolomías), generando una alteración metasomática que forma minerales de alta ley.

Elementos asociados:

• Cobre, molibdeno, tungsteno, zinc
  
  

Ejemplo destacado:

• Antamina (Perú)

5. Depósitos IOCG (Iron Oxide Copper Gold)

Se caracterizan por la presencia de óxidos de hierro con cobre, oro y, en ocasiones, elementos raros. No tienen un modelo geológico único, pero se desarrollan en contextos tectónicos activos.

Ejemplos relevantes:

• Olympic Dam (Australia)
  
  
• Candelaria (Chile)

Qué papel cumple cada mineral en las tecnologías limpias

Litio y cobalto: baterías

El litio y el cobalto son componentes fundamentales en la mayoría de las baterías recargables de ion-litio, utilizadas tanto en dispositivos electrónicos como en vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento estacionario.

En una celda electroquímica de ion-litio, el litio actúa como portador de carga, desplazándose entre el ánodo y el cátodo durante los ciclos de carga y descarga. Su bajo peso atómico y elevada reactividad permiten alcanzar altas densidades energéticas con un peso reducido, lo que lo convierte en un elemento insustituible para tecnologías móviles.

El cobalto, por su parte, desempeña un papel estructural clave en muchos materiales catódicos. Se emplea principalmente en forma de óxidos mixtos como el LiCoO₂ (química LCO) o en composiciones ternarias tipo NMC (níquel-manganeso-cobalto). Su función principal es estabilizar la estructura del cátodo durante los ciclos de carga, mejorando la vida útil de la batería, su rendimiento térmico y su seguridad frente a sobrecalentamientos o fallos electroquímicos.

En la actualidad, las principales químicas que utilizan estos elementos son:

• LCO (óxido de litio-cobalto): alto rendimiento energético, común en smartphones y portátiles.
  
  
• NMC (níquel-manganeso-cobalto): equilibran densidad energética, coste y seguridad; dominan el mercado de vehículos eléctricos.
  
  
• NCA (níquel-cobalto-aluminio): similares en aplicaciones de movilidad, con menor proporción de cobalto.
  
  

Aunque existen tecnologías emergentes con menor o nulo contenido de cobalto —como las baterías LFP (fosfato de hierro y litio) o las de iones de sodio—, la demanda global de cobalto sigue siendo elevada por su papel en aplicaciones que requieren densidad energética y durabilidad superior.

El crecimiento del sector de las baterías también está impulsando la evolución tecnológica en torno al litio. Nuevos desarrollos como las baterías de estado sólido, el reciclaje avanzado y la extracción directa de litio (DLE) están en pleno proceso de consolidación, pero aún no reducen significativamente la presión sobre la exploración y producción minera.

Cobre: electrificación de todo tipo de infraestructuras

El cobre es un componente esencial en todas las fases del sistema eléctrico moderno: generación, transporte, distribución, almacenamiento y consumo de energía. Su alta conductividad eléctrica y térmica, combinada con una elevada ductilidad, resistencia mecánica y estabilidad química, lo convierten en el material preferente para infraestructuras energéticas, incluso frente a alternativas más baratas como el aluminio.

En el contexto de la transición energética, su uso se ha intensificado por el crecimiento simultáneo de las energías renovables, la movilidad eléctrica y la digitalización de la red. Esta transformación implica una demanda sin precedentes de materiales conductores fiables y duraderos.

En infraestructuras de generación renovable, el cobre es crítico en:

• Aerogeneradores, donde se utiliza en las bobinas del generador, transformadores y sistemas de control.
  
  
• Sistemas fotovoltaicos, para el cableado, conexiones eléctricas, inversores y sistemas de seguimiento.
  
  
• Plantas termosolares o hidroeléctricas, en transformadores y sistemas de evacuación.
  
  

En la red de transporte y distribución, su función es igualmente estructural:

• Conduce la energía desde los puntos de generación hasta los centros urbanos.
  
  
• Interviene en subestaciones, transformadores, cuadros eléctricos y acometidas.
  
  
• Su resistencia a la corrosión garantiza fiabilidad a largo plazo, incluso en condiciones ambientales adversas.
  
  

El avance de la movilidad eléctrica ha ampliado aún más su papel. Un vehículo eléctrico contiene entre 40 y 80 kg de cobre, frente a los 15–20 kg de uno convencional. Está presente en:

• Motores eléctricos y sistemas de tracción.
  
  
• Cableado de alto voltaje.
  
  
• Sistemas de gestión de baterías y climatización.
  
  
• Infraestructura de carga: estaciones públicas, cargadores domésticos, redes inteligentes.
  
  

Según estimaciones industriales, cada megavatio instalado de generación eólica marina puede requerir hasta 4 toneladas de cobre, cifra que aumenta si se incluyen las conexiones submarinas, subestaciones flotantes o sistemas de control remoto.

El papel del geólogo en la nueva geopolítica de los recursos

La creciente demanda de litio, cobalto y cobre está redefiniendo el mapa de los recursos estratégicos a escala global. Estos minerales, esenciales para tecnologías limpias, no solo están condicionados por su abundancia geológica, sino también por factores técnicos, ambientales y geopolíticos que afectan directamente a su explotación.

En este contexto, el geólogo especializado adquiere un rol transversal. Ya no se limita a identificar la presencia de un mineral, sino que debe participar activamente en todas las fases del proceso:

• Prospección y exploración avanzada, aplicando herramientas como la teledetección, los SIG y la geoquímica ambiental para delimitar yacimientos económicamente viables.
  
  
• Caracterización geológica y modelado 3D, fundamentales para estimar recursos, planificar la explotación y optimizar la recuperación.
  
  
• Evaluación ambiental y análisis de riesgos geotécnicos, claves para garantizar una extracción responsable y compatible con la normativa internacional.
  
  
• Acompañamiento técnico en la toma de decisiones, desde la viabilidad de proyectos hasta el diseño de estrategias de restauración y economía circular.
  
  

Frente a este escenario complejo, la formación especializada se convierte en un requisito indispensable. El Máster Oficial en Geología y Gestión Ambiental de los Recursos Minerales de la Universidad Internacional de Andalucía responde a esta necesidad con un enfoque integral que combina conocimientos en geología aplicada, tecnologías de prospección y evaluación ambiental, preparando a profesionales para intervenir en proyectos estratégicos vinculados a la transición energética.

Comprender cómo se conectan los sistemas geológicos con la industria tecnológica y los objetivos climáticos es hoy una competencia crítica para quienes aspiran a participar en la gestión sostenible de los recursos del futuro.