Pensándolo bien...
Rendimos homenaje con este texto al querido profesor y entrañable amigo Dr. Gregorio López López, que le hubiera gustado leerlo y a quien echamos en falta por el hueco irremplazable que ha dejado entre nosotros. Como él enseñaría, el cobre es un elemento químico con número atómico 29 y símbolo Cu. Es un metal de transición ubicado en el grupo 11 de la tabla periódica. Algunas características importantes del cobre y su relevancia en la química inorgánica, se aprecia en sus características y propiedades: a) propiedades físicas, color: Rojizo metálico; densidad: aproximadamente 8.96 g/cm³; punto de fusión: 1085 °C; punto de ebullición: 2562 °C; conductividad: alta conductividad térmica y eléctrica. B) propiedades químicas: estados de oxidación: +1 (cuproso) y +2 (cúprico; reactividad: resistente a la corrosión y oxidación en el aire, pero puede reaccionar con ácidos oxidantes fuertes. c) compuestos más comunes: óxidos: Cu2O (óxido cuproso) y CuO (óxido cúprico), sales: sulfato de cobre (CuSO4), cloruro de cobre (CuCl2), nitrato de cobre (Cu(NO3)2). relevancia en la Química Inorgánica: Química de Coordinación: el cobre forma complejos con ligandos como amoníaco, agua, y cloruros. Ejemplos: [Cu(NH3)4]2+ (tetraaminocobre(II)); compuestos Inorgánicos: el cobre se encuentra en diversos compuestos inorgánicos importantes en diferentes aplicaciones industriales y biológicas; catalizadores: utilizado como tal en diversas reacciones químicas, incluyendo la síntesis de compuestos orgánicos e inorgánicos; aplicaciones industriales: utilizado en la fabricación de cables eléctricos, tuberías, monedas, y aleaciones como el latón y el bronce. Su importancia biológica, radica en que el cobre es un oligoelemento esencial en los organismos vivos, participando en procesos como la formación de hemoglobina, el funcionamiento del sistema nervioso y la actividad de enzimas como el citocromo c oxidasa. El estudio del cobre en la Química Inorgánica abarca desde la comprensión de sus propiedades elementales hasta la investigación de sus múltiples aplicaciones y reacciones en diferentes campos de la Ciencia y la tecnología. Fue uno de los primeros metales en ser utilizado por el ser humano en la prehistoria. El cobre y su aleación con el estaño, el bronce, adquirieron tanta importancia que los historiadores han llamado Edad del Cobre y Edad del Bronce a dos periodos de la Antigüedad. Con la invención en 1831 del generador eléctrico por Faraday, se convirtió de un metal estratégico, ya que es la materia prima principal de cables y de instalaciones eléctricas. Tiene un importante papel en la fotosíntesis de las plantas, aunque no sea constituyente de la clorofila. Es un oligoelemento esencial para el ser humano, ya que interviene en la formación de los glóbulos rojos y contribuye en el mantenimiento de los vasos sanguíneos, los nervios, el sistema inmunitario y los huesos. Forma parte de alimentos usuales en la dieta humana, desde las ostras, hasta los mariscos, pasando por las legumbres, vísceras y nueces entre otros, así como en el agua potable. El desequilibrio en él cobre es el responsable de una enfermedad hepática denominada enfermedad de Wilson. Solo le aventaja en conductividad la plata y es el tercer metal más utilizado en el mundo, siguiendo de cerca, a hierro y aluminio. En 2024, se espera que la producción mundial de cobre alcance aproximadamente 26 millones de toneladas métricas. El incremento en la producción está impulsado principalmente por la expansión de la capacidad de fundición y refino en China, así como por nuevas plantas de fundición en Indonesia, India y Estados Unidos. Además, se anticipa un aumento en la producción de cobre a partir de materiales reciclados, debido a inversiones en nuevas refinerías y fundiciones secundarias.
Con motivo del robo de cobre Cataluña, “que es el epicentro del robo de cable de cobre de la red ferroviaria convencional, que afecta a trenes de cercanías y regionales, ha saltado la alarma, dado que provocó incendios, por sobrecarga, en túneles de Barcelona y un elevado coste económico para la empresa y de movilidad para los miles de usuarios que se desplazan a diario en tren. Los trabajos para restablecer la situación durarán dos meses”, reflexionamos sobre su importancia en la sociedad contemporánea.
Al socaire de la crisis climática se ha suscitado una auténtica fiebre en favor de la electrificación. La sustitución de los combustibles de origen fósil es un objetivo a nivel mundial. Las tecnologías eólica, fotovoltaica, geotérmica e hidráulica emergen como alternativa sostenible. Los usos derivados de estas fuentes de energía se concretan en bombas de calor, vehículos eléctricos y, en general, incorporando inteligencia a las redes de transporte eléctrica. La cuestión es que no tenemos dispuesta la infraestructura que requiere la situación y la demanda no solo de infraestructuras, sino de materiales. La expansión de las energías renovables, eólicas y solares y las baterías para acumulación de la producción requieren materiales que son ingredientes clave, como el litio para las baterías y el cobalto, entre otros y un material sumamente importante, al participar en la enervación del sistema de distribución de la energía, además de conectar los circuitos.
El cobre ya parte de ser esencial para la salud humana y animal. Actúa como cofactor en diversas enzimas vitales, como la citocromo c oxidasa, importante para la respiración celular y la superóxido dismutasa es crucial para la defensa contra el daño oxidativo. El cobre es ampliamente usado en la industria debido a su excelente conductividad eléctrica y térmica. Es fundamental en la fabricación de cables, motores eléctricos, y transformadores. También se utiliza en la producción de tuberías y radiadores debido a su buena resistencia a la corrosión y conductividad térmica. El cobre es un componente clave en muchas aleaciones importantes, como el bronce (cobre y estaño) y el latón (cobre y zinc). Estas aleaciones son más fuertes, más duraderas y más resistentes a la corrosión que el cobre puro, lo que las hace útiles en la construcción, la fabricación de monedas y en aplicaciones marinas. El cobre tiene propiedades antimicrobianas naturales, lo que lo hace útil en entornos donde la higiene es prioritaria, como hospitales. Superficies de cobre se instalan para reducir la transmisión de enfermedades infecciosas. En la era moderna, el cobre es crucial para la tecnología. Se utiliza en la fabricación de semiconductores, placas de circuito y baterías. La demanda de cobre ha aumentado especialmente con el crecimiento de tecnologías como la energía solar, los vehículos eléctricos y la infraestructura de telecomunicaciones. El cobre juega un papel significativo en los sistemas de energía renovable. Es esencial para la eficiencia y durabilidad de los aerogeneradores, paneles solares y la infraestructura necesaria para la red eléctrica. Su capacidad para conducir eficientemente la electricidad y el calor ayuda a mejorar la eficiencia y reducir las pérdidas de energía. Como vemos, es un elemento crucial en muchas áreas de la vida moderna y la tecnología, contribuyendo a la salud, la infraestructura y el desarrollo sostenible. Su amplia gama de aplicaciones lo hace invaluable en numerosos campos y industrias.
El consumo se espera que se duplique de aquí a 2035, superando los 50 millones de toneladas, y las tecnologías de transición energética se vislumbran como la responsable de aproximadamente la mitad de ese incremento. A diferencia de los sistemas de combustibles fósiles, la energía verde requiere mucho más cobre. Así, un coche con motor de combustión interna utiliza unos 25 kg de cobre, mientras que uno eléctrico emplea hasta tres veces esa cantidad. La tecnología eólica es la más intensiva en cobre. Los paneles solares son consumidores en gran medida del cobre, así como las tecnologías, geotérmica, de bioenergía y de almacenamiento de baterías. En la transición hacia la energía verde, el aluminio emerge como alternativa ventajosa al cobre, por su peso inferior, hasta un tercio, ser más abundante y ser más económico. Ocupa el cuarto lugar como metal conductor, tras plata, cobre y oro. La desventaja es que tiene una conductividad eléctrica que es un 60% de la del cobre. Es posible que mejora con la adición de grafeno o nanotubos de carbono. Chuquicamata, es la mayor mina de cobre a cielo abierto del mundo, situada en el norte de Chile.
El robo reciente en los trenes de Cataluña, pone de relieve su valor en el mercado y la falta de escrúpulos en los que intervienen en su comercio ilegal. Hace tiempo que se teme la escasez de cobre porque puede ser limitante. No es nada nuevo. A finales del XIX, el propio Edison estaba preocupado por encontrar cobre para fabricar cables para las centrales eléctricas, en especial porque la corriente continua precisaba mayor diferencia de potencial que la alterna de Tesla, que fue la que redujo la demanda del metal.
Imagen creada con ChatGPT con DALL-E mostrando una mina a cielo abierto, operaciones mineras subterráneas y el proceso de refinado del cobre. Incluye grandes camiones de minería, cintas transportadoras, hornos de fundición y las láminas de cobre refinadas. El estilo es detallado y técnico, capturando la naturaleza industrial de la producción de cobre.
La mina de Chuquicamata, ubicada en el norte de Chile y operada por Codelco, es una de las minas de cobre más grandes y antiguas del mundo. En 2023, la producción total de Codelco fue de aproximadamente 1.315 millones de toneladas métricas, de las cuales una porción significativa provino de la mina de Chuquicamata, en el norte de Chile. Para 2024, Codelco proyecta aumentar su producción total a alrededor de 1.34 millones de toneladas métricas. La mina de Chuquicamata está en proceso de transición de una mina a cielo abierto a una mina subterránea, lo que permitirá acceder a depósitos de mineral más profundos y extender la vida útil de la mina. Esta transición es parte de una inversión más amplia de 5.7 mil millones de dólares, para modernizar las operaciones y aumentar la capacidad de producción, con el objetivo de alcanzar una capacidad de procesamiento de 140,000 toneladas por día para 2030. Este aumento en la capacidad de procesamiento y producción subraya la importancia de Chuquicamata en el plan estratégico de Codelco para mantener su posición como el principal productor de cobre del mundo y satisfacer la creciente demanda global de cobre, especialmente en sectores de energía renovable y tecnología verde.
Se han descubierto nuevos yacimientos, por ejemplo, en Zambia, pero mucho menos rentable que el chileno. Se tarda una media de 23 años en descubrir, explorar, autorizar, financiar y desarrollar nuevas minas de cobre. Por otro lado, la minería del cobre a cielo abierto, por sus daños medioambientales y las prácticas de explotación que se perciben, son objeto de la repulsa de las poblaciones en las que se pretende llevar a cabo. La alternativa puede estar en los fondos marinos, en especial del Pacífico cuyo fondo está cubierto por los denominados nódulos polimetálicos que contienen: cobre, manganeso, níquel, cobalto y otros oligoelementos, Se requiere una normativa que regule su tratamiento y requiere la cautela necesaria para valorar los posibles daños a los ecosistemas marinos.
La reflexión final, reclama la atención por la evidencia de que no hemos logrado electrificarlo todo, ni mucho menos y las dificultades no se están haciendo esperar. Acabar con los adictivos combustibles fósiles y en gran medida poder contribuir a descarbonizar el planeta y detener el deterioro infringido. La paradoja es que conseguir los metales, como el cobre, clave para el proceso, requiere una minería con facetas destructivas, tanto en superficie como bajo tierra o en el mar. Se puede entrever una especie de aceleración de la destrucción oculta en el intento de salvarlo.
El cobre es un elemento químico natural que no puede ser sintetizado de la misma manera que algunos compuestos químicos. En otras palabras, el cobre no puede ser creado a partir de otros elementos mediante reacciones químicas. Para obtenerlo solamente podemos hacerlo mediante: a) extracción minera, que es la forma principal de obtenerlo a través de la minería. Los minerales de cobre más comunes son la calcopirita (CuFeS2), la bornita (Cu5FeS4), y la cuprita (Cu2O). Estos minerales se extraen de la tierra mediante minería a cielo abierto o subterránea y luego se procesan para extraer el cobre metálico; b) procesamiento de minerales, como la trituración y molienda, hasta obtener partículas finas c) flotación, consistente en un proceso de flotación para separar el cobre de otros minerales no deseados; d) fundición que supone que el concentrado de cobre resultante se funde en un horno para obtener cobre líquido; e) la refinación electroquímica, en la que el cobre fundido se refina mediante electrólisis para obtener cobre de alta pureza (99.99%). Y el reciclaje de cobre: Otra fuente importante de cobre es el reciclaje de chatarra de cobre y productos de cobre desechados. Este proceso implica fundir el cobre reciclado y refinarlo nuevamente. Una alternativa podría ser la transmutación nuclear, que, en teoría, el cobre podría ser sintetizado a partir de otros elementos, mediante procesos de transmutación nuclear, donde un elemento se convierte en otro mediante reacciones nucleares. Sin embargo, este proceso es extremadamente complejo, costoso y nada práctico para la producción de cobre a gran escala.
Así que, la producción de cobre se basa principalmente en la minería y el reciclaje. No existe un método químico convencional para sintetizar cobre, debido a que es un elemento puro y debe ser extraído de minerales naturales o reciclado de productos ya existentes. El atractivo está asegurado. El reciclado lo tienen, por el momento, como queda manifiesto.
Querido Gregorio, ¿a que te hubiera gustado leerlo? Y a mí que me lo comentaras. ¡Lo dejamos pendiente!
Sopa de letras: COBRE
Soluciones: CABEZAS DE ATENCIÓN