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

É improvável que o uso de alumínio na fiação traga um sorriso ao rosto de alguém que teve que lidar com isso na década de 1960 ou no início da década de 1970. As causas por trás dos incêndios e outros acidentes foram inúmeras, incluindo falha em 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 elétrica e facilidade de instalação, os preços do cobre dispararam desde a década de 1970 e estão prestes a decolar para a lua. Uma grande parte do motivo é o aumento do uso de cobre em tudo, desde eletrônicos e motores elétricos a geradores, impulsionado pela implantação em larga escala de turbinas eólicas e veículos elétricos.

À medida que o mundo se move para expandir massivamente o uso de carros elétricos e a instalação de turbinas eólicas, prevê-se que a demanda de cobre supere a oferta atual de cobre. Como o alumínio provavelmente terá um grande retorno como resultado, vale a pena dar uma olhada na fiação moderna à base de alumínio, incluindo alumínio revestido de cobre e o uso de substituições 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 gráfico a seguir dos preços do cobre nos últimos 45 anos:

Esses aumentos de preços são impulsionados em grande parte por uma demanda crescente por mais veículos elétricos e turbinas eólicas, que nos próximos anos parecem acelerar, pressionando ainda mais os suprimentos existentes. Embora o USGS tenha identificado prováveis ​​recursos de cobre não descobertos, isso requer o estabelecimento de uma operação de mineração, e nem todo minério de cobre pode ser economicamente extraído e transformado em cobre bruto.

No início deste ano, a Agência Internacional de Energia (AIE) divulgou um relatório sobre o papel de minerais críticos na transição energética para fontes de baixo carbono. Extraídas 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 material para veículos elétricos (EVs) em comparação com carros convencionais (ICE):

Enquanto isso, espera-se que a curva de demanda esperada para o cobre à luz das atuais políticas de desenvolvimento sustentável ao mesmo tempo se pareça com a imagem abaixo, em contraste com a produção atual das minas de cobre e as novas operações de mineração esperadas.

Não surpreendentemente, uma vez que muitas dessas políticas entraram em vigor por volta de 2000 e, juntamente com a crescente demanda de outras indústrias, os preços do cobre têm subido constantemente, muito além dos máximos da década de 1960, que fizeram com que os futuros proprietários decidissem entre instalar fiação de cobre ou alumínio.

Nesse ritmo, poderemos ver o fim do uso comum e a fácil disponibilidade do cobre em questão de anos. Ao mesmo tempo, como as propriedades do cobre o tornam ideal para certas aplicações, outros usos que podem ser adequados com alternativas podem ter que procurar em outro lugar. Muito provavelmente, isso significaria que tudo, desde a fiação doméstica até a eletrônica do cliente, logo se veria fora do mercado de cobre. Quais alternativas existem e como elas se comparam ao cobre?

O cobre é o favorito para a fiação elétrica por vários motivos, entre os quais sua excelente condutividade térmica e elétrica. É por isso que o cobre é um material preferido para dissipadores de calor e para fiação elétrica em casas e em dispositivos elétricos. Em comparação, o alumínio puro tem apenas 61% da condutividade elétrica do cobre por seção transversal.

No entanto, o alumínio tem um grande benefício sobre o cobre, que é duas vezes mais condutor de eletricidade em massa, devido à densidade do cobre à temperatura ambiente de 8,96 g/cm3, contra 2,70 g/cm3 do alumínio. Por esse motivo, aplicações em que o peso é mais uma preocupação, como fiação de transmissão e distribuição. Especialmente ao passar grandes feixes de cabos entre postes, a maior taxa de condutância em relação ao peso do alumínio oferece grandes benefícios.