A próxima escassez de cobre: ​​nanotubos de alumínio ou carbono para o resgate?

Jun 13, 2023

É improvável que o uso de alumínio na fiação traga um sorriso ao rosto de alguém que teve que lidar com isso em uma casa dos anos 1960 ou do início dos anos 1970. As causas dos incêndios e outros acidentes foram inúmeras, incluindo a incapacidade de lidar com a maior expansão térmica do alumínio, a natureza eletricamente isolante do óxido de alumínio e a fragilidade geral do alumínio quando torcido.

No entanto, embora o cobre seja superior ao alumínio em termos de condutividade eléctrica e facilidade de instalação, os preços do cobre dispararam desde a década de 1970 e estão prestes a decolar para a Lua. Grande parte da razão é o aumento do uso de cobre em tudo, desde eletrônicos e motores elétricos até geradores, impulsionado pela implantação em larga escala de turbinas eólicas e veículos elétricos.

À medida que o mundo se move para expandir massivamente a utilização de carros eléctricos e a instalação de turbinas eólicas, prevê-se que a procura de cobre ultrapasse a actual oferta de cobre. Com a probabilidade de o alumínio ter um grande retorno como resultado, vale a pena dar uma olhada na fiação moderna à base de alumínio, incluindo o alumínio revestido de cobre e o uso de substitutos à base de carbono.

Em retrospectiva, os preços do cobre ainda não eram tão ruins nas décadas de 1960 e 1970, como podemos ver no seguinte gráfico dos preços do cobre nos últimos 45 anos:

Estes aumentos de preços são impulsionados em grande parte por uma procura crescente de mais veículos eléctricos e turbinas eólicas, que nos próximos anos pretende acelerar, colocando ainda mais pressão sobre a oferta existente. Embora o USGS tenha identificado prováveis ​​recursos de cobre não descobertos, isso exige o estabelecimento de uma operação de mineração, e nem todo minério de cobre pode ser extraído economicamente e transformado em cobre bruto.

No início deste ano, a Agência Internacional de Energia (AIE) divulgou um relatório sobre o papel dos minerais críticos na transição energética para fontes de baixo carbono. Retirado deste relatório, nas imagens abaixo podemos ver os requisitos relativos de metal por tipo de fonte, por capacidade de produção nominal, bem como os requisitos de materiais para veículos elétricos (EVs) em comparação com carros convencionais (ICE):

Entretanto, espera-se que a curva de procura esperada de cobre à luz das atuais políticas de desenvolvimento sustentável seja algo semelhante à imagem abaixo, em contraste com a produção atual das minas de cobre e com as novas operações de mineração esperadas.

Não é de surpreender que, uma vez que muitas destas políticas entraram em vigor por volta de 2000 e, juntamente com a crescente procura por parte de outras indústrias, os preços do cobre têm vindo a aumentar de forma constante, muito além dos máximos da década de 1960, que fizeram com que os potenciais proprietários de casas decidissem entre instalar cablagem de cobre ou de alumínio.

Nesse ritmo, poderemos ver o fim do uso comum e a fácil disponibilidade de cobre em questão de anos. Ao mesmo tempo, como as propriedades do cobre o tornam ideal para certas aplicações, outros usos que podem servir como alternativas podem ter que ser procurados em outro lugar. Muito provavelmente, isso significaria que tudo, desde a fiação doméstica até os eletrônicos do cliente, poderá em breve ficar fora do mercado de cobre. Que alternativas existem e como elas se comparam ao cobre?

O cobre é o favorito para fiação elétrica por uma série de razões, entre elas sua excelente condutividade térmica e elétrica. É por isso que o cobre é o material preferido para dissipadores de calor e para fiação elétrica em residências e dispositivos elétricos. Em comparação, o alumínio puro tem apenas 61% da condutividade elétrica do cobre em seção transversal.

No entanto, o alumínio tem um grande benefício em relação ao cobre: ​​é duas vezes mais eletricamente condutor em massa, devido à densidade do cobre à temperatura ambiente de 8,96 g/cm3, contra 2,70 g/cm3 do alumínio. Por esta razão, aplicações onde o peso é mais preocupante, como fiação de transmissão e distribuição. Especialmente ao passar grandes feixes de cabos entre postes, a maior relação entre condutância e peso do alumínio oferece grandes benefícios.