Los materiales de la civilización

Carlos E. Rangel Nafaile

• Editorial: Fondo de Cultura Económica
• Año: 2015
• ISBN:
  9786071630742
• Categoría: Physical Sciences
• Categoría: Physics

El uso de distintos materiales ha marcado el progreso de la humanidad. De manera concisa y clara, este libro analiza datos y situaciones que fundamentan el arraigo y trascendencia de los materiales en la historia de la civilización humana.

III. Fuentes no renovables de materia prima
para los materiales

Quosque tandem
(¿Hasta cuándo?)

CICERÓN

INTRODUCCIÓN

EN EL CAPÍTULO anterior quedó establecido que la relación del hombre con los materiales es tan antigua como la vida humana y se discutió la unión tan estrecha que han tenido los materiales con todo tipo de cultura. También se argumentó cómo de la utilización perfeccionada de los materiales han surgido colectividades sociales con aspiraciones hegemónicas que han permitido generar diferencias trascendentales con fines de dominio físico, moral y ecónomico. Este capítulo proporcionará argumentos físicos y geográficos para demostrar que esta tendencia prevalece y prevalecerá indefinidamente debido a la naturaleza humana y su hábitat.

Sin lugar a dudas, todas las sociedades del planeta siempre requerirán de materiales para satisfacer sus necesidades de habitación, herramientas, maquinaria, ornamentos, energía y armamentos. Pero también, sin lugar a dudas, es necesario reconocer que a través de todos los tiempos únicamente ha existido una fuente común para todos los materiales con los que el hombre ha fundamentado su desarrollo.

Este capítulo tiene como objetivo analizar la problemática que genera la existencia y las capacidades de una sola fuente de materiales acoplada a la necesidad humana de producirlos en mayores cantidades con los mínimos costos posibles.

HÁBITAT Y MATERIALES

En la medida en la que se ha alcanzado una mejor comprensión de lo que son los materiales, así como el consumo energético para su obtención y adecuación, se ha manifestado la necesidad de enfrentar y resolver las siguientes dificultades:

a) Origen y suministro regulado de materias primas para todo tipo de materiales.

b) Utilización y aplicación óptimas de los materiales.

c) Despojo racional y posibilidad de reciclaje de materiales.

d) Minimización de los efectos adversos sobre el hábitat y la sociedad que reciben los materiales.

Por lo menos desde hace un siglo existe la opinión muy lógica de que la humanidad, con su crecimiento sin límites, está propiciando el agotamiento de muchos recursos materiales al consumirlos aceleradamente. Esta opinión ha sido apoyada por muchos pensadores y filosófos entre quienes destaca Thomas R. Malthus (1766-1834).

Thomas Malthus enfocaba sus razonamientos a la relación materialista comestibles-población y sostenía que el hombre había alcanzado la capacidad de reproducirse con cifras alarmantes del tipo exponencial (como las que se duplican consecutivamente, por ejemplo 1, 2, 4, 8, 16, etcétera). Comparativamente, establecía que para un mismo intervalo de tiempo los materiales comestibles para su subsistencia están sujetos al rendimiento de la Tierra que sólo aumentan con cifras del tipo aritmético (como las que aumentan progresivamente en un valor constante, por ejemplo, 1, 2, 3, 4, etcétera). Sin embargo, desde el punto de vista actual, Malthus no profundizó su posición para otro tipo de materiales que también son elementos potenciales de conflictos agudos.

A finales de la década de los años sesenta, el grupo de industriales del Club de Roma encargó a Dennis L. Meadows, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, un análisis de la situación contemporánea y futura de la relación de los recursos renovables y no renovables con las tendencias demográficas explosivas del planeta. Este estudio fue publicado en 1972 bajo el título Los límites del crecimiento y contiene una gran diversidad de cálculos hipotéticos que correlacionan la cantidad de vida futura con los siguientes factores: 1) grado de industrialización mundial; 2) agotamiento de recursos esenciales; 3) grado de contaminación; 4) crecimiento de la población, y 5) producción de alimentos.

Aunque el informe ha sido criticado en aspectos tales como su naturaleza preliminar, las limitaciones de algunos de sus datos e hipótesis y la inherente complejidad del sistema mundial que intenta describir, el informe tiene por otro lado muchos puntos a favor. Por ejemplo, incluye un mensaje de revelación de la problemática en cuestión. Además, muestra sucintamente la desequilibrada situación mundial y su deterioro con cifras por demás impresionantes. Asimismo, propone la necesidad de que el hombre explore críticamente sus objetivos y sus valores políticos y sociales, así como también su capacidad para modificar los aspectos mundiales de su hábitat y hábitos sociales.

En la mayoría de los casos hipotéticos analizados en Los límites del crecimiento se encontró como etapa supercrítica el comienzo del siglo XXI, de la que ya no estamos muy lejos. El enfoque opuesto a los resultados encontrados en este libro y defendido por un buen número de personalidades puede resumirse en una simple frase: “La esperanza de la humanidad no está en los límites del crecimiento, sino en el crecimiento de los límites”. Con este enfoque, esta esperanza que aquí se menciona es parte del desafío a la civilización a través de la creación de materiales adecuados y el aseguramiento de su materia prima. Este caso será explorado a continuación con más detalle.

MATERIAS PRIMAS
PARA LOS MATERIALES

La producción de bienes manufacturados con materiales ha dependido de la utilización de la materia que se encuentra sobre la superficie o en el subsuelo accesible de la Tierra. La materia que cumple con estos requisitos recibe el nombre genérico de materia prima.

Muchas de las diversas clases de materias primas fueron conformadas a través de fenómenos fisicoquímicos y biológicos, después de muchas eras geológicas. En su mayoría, las materias primas destinadas a la elaboración de materiales fueron conformadas por procesos naturales que no han ocurrido en el lapso que registra la humanidad y su historia. La comprensión de este hecho tan obvio ha motivado una especie de censura a la humanidad tecnificada por la industrialización de esas materias primas. Por esto, se han cuestionado profundamente las implicaciones políticas, económicas y sociales que acarrea la condición de que el ritmo de consumo de un material no deba crecer ilimitadamente.

Como ya se discutió en el capítulo I, algunos de los recursos se califican como no renovables porque no existe en la actualidad un proceso natural o artificial mediante el cual puedan ser producidos. Además, el tiempo requerido para la formación de esos recursos es enorme en comparación con el tiempo en que la civilización los ha explotado.

De acuerdo con la discusión hecha en el capítulo II, quedó comentado que en las etapas más primitivas de la civilización el hombre no pudo, ni necesitó hacer consumos exagerados de minerales. En esos periodos, los vegetales y los productos de origen animal fueron los satisfactores adecuados a sus necesidades. Posteriormente, con su ascenso en la ruta del progreso, la humanidad empezó a echar mano de minerales y de su necesidad de transformación. El aseguramiento de la utilización permanente de minerales fue crítico desde antes de la revolución industrial, pero a partir de entonces, su seriedad ha crecido aceleradamente. Asimismo, se estableció en ese capítulo que la búsqueda y seguridad de explotación de los minerales desencadena guerras y necesidades de coloniaje debido a la regionalización que presentan los minerales en la corteza terrestre.

Por consenso mundial se acepta que la creciente explosión demográfica contempla una demanda acelerada de todos los recursos finitos de la Tierra; que la población en el mundo tiene derecho a satisfacer sus necesidades materiales y que la conjunción de estos factores (tamaño finito del planeta y sus recursos, explosión demográfica y necesidades materiales) advierte que debe existir un límite de seguridad para la utilización y explotación de algunos recursos. Asimismo, que llegado el momento del agotamiento se precipitarán repercusiones sociales y económicas muy profundas en la calidad de vida. En la actualidad existen recursos absolutamente indispensables a los que se les denomina como materiales estratégicos. El cuadro II presenta una lista de recursos naturales no renovables con sus reservas mundiales conocidas, y el cuadro III una lista de algunos de los materiales estratégicos junto con sus principales aplicaciones contemporáneas.

CUADRO II. Lista de recursos naturales no renovables junto con las cifras asociadas a las reservas mundiales conocidas.

CUADRO III. Lista de varios minerales estratégicos con algunos de sus usos más importantes.

RECURSOS MINERALES

Con el término genérico de minerales quedan agrupados los diferentes tipos de materia que conforman casi todo el planeta. Por ejemplo, en su corteza abundan los silicatos, los óxidos y los sulfuros. Adicionalmente, para sistematizar su clasificación, los minerales pueden ser agrupados en orgánicos, inorgánicos y energéticos (que bien podrían considerarse dentro de los orgánicos, pero por motivo de discusión se proponen por separado). Ejemplos más particularizados de los minerales son las rocas, los metales, el agua, el petróleo, el carbón, etcétera.

La Tierra es un sistema físico que alberga a todos los diversos tipos de recursos para formar minerales. Nuestro planeta tiene un tamaño muy grande pero finito, ya que su masa es de alrededor de 6 × 10²¹ toneladas de materiales y con toda la actividad industrial contemporánea, el hombre ya ha alcanzado a procesar en varias formas cifras cercanas a las 1 × 10¹⁰ toneladas de materiales por año. El que estas cifras representen valores muy altos o muy bajos queda sujeto a las consideraciones propuestas a continuación.

Por conveniencia, es necesario hacer algunos comentarios sobre otros elementos que confluyen para la descripción de los minerales y que responden a las siguientes preguntas: ¿dónde y en qué forma física se encuentran los minerales?; en términos relativos ¿qué tan abundantes son? y ¿cómo se extraen y separan los materiales?

FIGURA 16. Representación de un modelo de la estructura de la Tierra.

Como caso concreto se tienen los recursos minerales del planeta que han sido explotados a un ritmo mucho mayor que con el que pudieron haber sido transformados a través de las diferentes eras geológicas.

El verdadero aprovechamiento de los materiales con un objetivo industrial masivo empezó cuando mucho hace apenas tres siglos en el caso de los minerales. En el del petróleo el caso es aún más dramático, ya que su explotación comenzó cerca de principios del siglo XX y ya se prevé su agotamiento para finales del mismo. Para normalizar un criterio debería adoptarse una buena postura al respecto.

Una postura centrada, basada en juicios lo más razonables posibles acerca de esta problemática debería responder con argumentos sólidos a las siguientes preguntas:

1) ¿Hasta qué punto depende la humanidad de los recursos minerales que explota y consume?

2) ¿Podrían verdaderamente llegar a agotarse algunos recursos minerales?

3) ¿Sobreviviría la humanidad si se extinguieran algunos de los recursos minerales?

La respuesta a estas preguntas requiere analizar los factores que tienen más relevancia para fundamentar la respuesta.

ABUNDANCIA RELATIVA DE LOS MINERALES

La clasificación primaria de los componentes de la corteza terrestre se hace en términos de los elementos químicos y de su abundancia relativa. Afortunada o desafortunadamente la distribución de dichos elementos en muchos casos varía de región en región.

Se ha determinado que, de todos los elementos que forman la corteza terrestre, el que alcanza el mayor porcentaje es el oxígeno, con 46.6%, y aventaja en mucho al silicio que es el segundo elemento en abundancia, con 27.7%. Los demás elementos con número cercano a 90% aparecen en cantidades muy bajas.

El cuadro IV lista los 15 elementos diferentes que alcanzan un porcentaje lo suficientemente importante como para ser considerados explotables.

En este punto es conveniente dejar bien entendido el significado de cada uno de los números expresados en el cuadro. Por ejemplo, en el caso del cobre, con 0.1% de participación relativa, puede interpretarse que, en promedio, por cada tonelada de corteza terrestre podrían extraerse sólo 100g de dicho elemento. Desde luego que por tratarse de una concentración media, habría rocas con una porción menor y otras con proporciones mayores. Así, existen regiones en donde las rocas son ricas en cobre y alcanzan concentraciones relativas de hasta 15%. Esta situación justif...