Metal del agua de mar

Una startup tiene como objetivo restablecer la producción estadounidense de magnesio.

por Lee Harris

6 de octubre de 2023

05:30 AM

Cortesía de archivos del Instituto de Historia de la Ciencia

Los anuncios de 1942 y 1943 de Dow Magnesium mostraban un cubo de agua de mar y un lingote alado de magnesio flanqueado por aviones de combate.

Una startup con sede en Oakland, California, tiene un plan de negocios que suena a alquimia moderna: convertir agua de mar en metal y utilizarla para construir automóviles, aviones, satélites y drones.

Magrathea Metals, que lleva el nombre de un planeta de la epopeya de ciencia ficción de Douglas Adams La guía del autoestopista galáctico, está desarrollando una forma más rentable de reducir el agua salada a salmueras cocidas y electrolizar las sales sobrantes para producir magnesio metálico.

El director ejecutivo Alex Grant espera que el producto pueda ampliarse para crear alternativas livianas y neutras en carbono a los metales estructurales dominantes, el aluminio y el acero. La compañía ya firmó múltiples contratos gubernamentales, dijo Grant, y lanzó un proyecto con un importante fabricante de automóviles no revelado.

El metal obtenido del agua de mar puede parecer fantástico, pero Estados Unidos ya lo fabricaba hace un siglo. Dow Chemical comenzó a producir magnesio para aviones, piezas de automóviles y bombas en la década de 1920. En la década de 1940, Dow perfeccionó el proceso que Magrathea ahora espera resucitar, extrayendo magnesio de las aguas del Golfo de México.

Más de Lee Harris

Sin embargo, hoy en día sólo hay un productor primario de magnesio en toda América del Norte, Europa y Australia: Magnesium, de Utah, en Estados Unidos, que tiene el inusual honor de haber sido declarado sitio Superfund mientras aún estaba en funcionamiento. US Magnesium declaró fuerza mayor (un acto fortuito) durante la pandemia y, según se informa, ha tenido dificultades para restaurar sus instalaciones a su plena capacidad operativa.

Como ocurre con tantos otros recursos naturales y componentes críticos, China ha ganado una posición dominante en el suministro mundial de magnesio. Magrathea propone restaurar el estatus de Estados Unidos como importante productor primario, esta vez utilizando energía renovable.

La empresa se beneficiará de la Ley de Reducción de la Inflación y de su crédito fiscal a la producción de minerales raros. La pregunta, al igual que con la extracción directa de litio mediante energía geotérmica, es si se puede escalar de manera rentable. El equipo ha trabajado con ingenieros jubilados de Dow Magnesium y la empresa de aluminio Norsk Hydro, quienes han compartido las mejores prácticas en manipulación de materiales. “Dentro de diez o veinte años, sus conocimientos se perderán. Pero hemos podido capturar mucho, mientras ellos todavía pueden darlo”, dijo Grant.

Como parte de un aumento mayor en la inversión en manufactura, la oferta de Magrathea probará si una nueva empresa de ciencia de materiales puede competir con los gigantes productores de metales a nivel mundial, que tienen miles de millones de dólares en acero bajo tierra.

LA PRODUCCIÓN ESTADOUNIDENSE DE MAGNESIO NACIÓ a partir de interrupciones en las cadenas de suministro durante la guerra.

Cuando Herbert Dow llegó a Midland, Michigan, en la década de 1890, la zona estaba ambientalmente arruinada. La explotación maderera intensiva había arrasado bosques antiguos y, como quedaba poco para talar, la industria maderera estaba retrocediendo.

Dow vio la oportunidad de aprovechar un recurso mucho más antiguo: los restos salobres de los mares prehistóricos de la región, que corren en acuíferos profundos a lo largo del centro de Michigan. Puso en marcha un negocio químico extrayendo bromo, magnesio y otros elementos de esa agua amarga.

En 1914, un bloqueo impuesto por las potencias aliadas en la Primera Guerra Mundial cortó las importaciones de Alemania, entonces el principal productor de magnesio del mundo. Las restricciones resaltaron la dependencia estadounidense de Alemania para otros bienes vitales como aspirinas, colorantes y productos químicos, y dieron a Dow una oportunidad para expandir la producción de magnesio.

Después de una pausa de entreguerras, la Segunda Guerra Mundial intensificó la demanda interna de magnesio. Tanto los aviones bombarderos como las bombas que llevaban utilizaban magnesio, que brilla intensamente cuando arde. Dow desarrolló un proceso para extraer magnesio del océano y en 1941 abrió una nueva planta en Freeport, Texas, seleccionando el sitio por la disponibilidad barata de gas natural, sal, azufre y ostras en la Bahía de Galveston. Las conchas de ostra se utilizaban para producir óxido de calcio.

"Hay una cualidad épica involucrada en poblar una lengua plana y estrecha de tierra baldía con extrañas formas de estructuras y hacer que se combinen para sacar un cucharón de metal reluciente de una ola oceánica rizada y cubierta de blanco", escribió Dow en un informe posterior al Congreso.

Cortesía de archivos del Instituto de Historia de la Ciencia

Vista del aparato de toma de agua de mar en la planta de Dow Chemical Company en Freeport, Texas

La demanda de magnesio cayó después de la Segunda Guerra Mundial, y la Guerra de Corea reavivó brevemente el mercado. En cambio, Dow invirtió magnesio en bienes de consumo, como máquinas de coser y cochecitos de bebé.

En la década de 1970, el profesor de política industrial de la UCLA, Marvin Lieberman, escribió: Dow “pasó de su estrategia de 'precios limitados', diseñada para mantener la posición de Dow como productor dominante de magnesio, a una estrategia de tipo 'precios reducidos' destinada a maximizar retornos más inmediatos. .” Aumentó el precio del magnesio, vendió su biblioteca de investigación sobre magnesio y trasladó el personal de investigación sobre magnesio a otras unidades.

US Magnesium, que se alimenta del Gran Lago Salado, comenzó a operar en 1972, y no fue hasta la década de 1990 que el dominio estadounidense como productor primario mundial de magnesio comenzó a debilitarse. Las reducciones arancelarias provocaron aumentos en las importaciones de magnesio de China y Europa del Este, y Estados Unidos se convirtió en importador. En 1998, cuando el huracán Frances inundó la planta de Freeport, Dow aprovechó la oportunidad para declarar fuerza mayor y abandonar el negocio.

Mientras tanto, los nuevos estándares de economía de combustible obligaron a los fabricantes de automóviles a reducir el peso de los vehículos. Muchos cambiaron el acero por materiales más ligeros, como aleaciones de aluminio que incluían algo de magnesio.

La producción mundial de magnesio se triplicó con creces entre 1995 y 2023, pero la participación de Estados Unidos se hundió. Dado que desde 2001 ha habido un solo productor en EE.UU., el Servicio Geológico de EE.UU. (USGS) ha retenido las estadísticas nacionales agregadas de producción de magnesio, argumentando que estaría revelando datos exclusivos de la empresa.

En 1994, China produjo menos del 5 por ciento del magnesio mundial; en 2014, representaba el 87 por ciento del mercado mundial, según cifras del USGS. En 2021, la escasez de magnesio chino llevó a los fabricantes de automóviles y a las asociaciones empresariales europeas a advertir sobre el “riesgo inminente de cierres de producción en toda Europa” debido a la disminución del suministro de magnesio.

También en 2021, US Magnesium cerró debido a problemas en los equipos. Desde entonces, la empresa parece haber reiniciado la producción. No se pudo contactar a varios representantes para hacer comentarios.

Los químicos han señalado una molesta desventaja del “aligeramiento”: si bien los vehículos más livianos producen menos emisiones en la carretera, fabricar esos materiales más livianos generalmente requiere más energía inicial, en comparación con el material que se reemplaza.

China utiliza el proceso Pidgeon, una forma que requiere mucha mano de obra para extraer magnesio mediante fundición, que emite dióxido de carbono y que normalmente ha dependido en gran medida del carbón. Aunque la electrólisis también consume mucha energía, depende de la electricidad y podría funcionar con energías renovables.

DOS EXPORTADOS DE LA COLONIA MINERA DE LA ANGLOSFERA ahora se han unido en Magrathea. Antes de lanzar la empresa, Grant, originario de Canadá, fundó Lilac Solutions, una empresa que desarrolla una tecnología similar para la extracción de litio. Está trabajando con Jacob Brown, un australiano que construyó un piloto de cátodo de batería como ingeniero en Tesla.

Su idea es utilizar la energía eólica, solar y geotérmica para impulsar la producción electroquímica de magnesio. El proceso básico para producir magnesio electroquímico requiere agua de mar u otras fuentes de sal, como las salmueras que quedan en la producción de sal de mesa o fertilizantes potásicos.

Las salmueras se purifican y se evaporan hasta obtener sal de magnesio, que se procesa aún más para eliminar toda el agua. (Esta tecnología de deshidratación es un proceso clave que Magrathea intentará refinar). Luego, la sal se electroliza (se separa con una corriente eléctrica) para producir magnesio metálico, que se puede fundir en lingotes o directamente en componentes de máquinas.

“La atención se centra ahora en desplazar de los mercados occidentales las revistas chinas con un alto contenido de carbono”, dijo Grant. Magrathea se está centrando primero en ganar el mercado existente del magnesio, a medida que los fabricantes de automóviles y las empresas de aluminio estadounidenses buscan internarse y descarbonizar sus cadenas de suministro. Más adelante, la empresa pretende ampliar la fundición a presión de magnesio para reemplazar los “metales estructurales” más pesados, como el acero y el aluminio, utilizados en los vehículos.

Alex Grant

Magrathea pone en marcha su fundición de magnesio a escala piloto, vertiendo un lingote de magnesio de ocho kilogramos a escala comercial.

La industria siderúrgica mundial es aproximadamente mil órdenes de magnitud mayor que la del magnesio. Dada la asombrosa cantidad de capital fijo en el acero, la propuesta de Magrathea de aumentar la participación de mercado del acero sigue siendo descabellada.

Grant señala el cambio de Ford a principios de la década de 2000 para utilizar más aluminio en sus camionetas, incluida la icónica F-150, que en ese momento se consideraba poco probable que tuviera éxito.

Las baterías eléctricas han aumentado el peso de los vehículos y los fabricantes de automóviles ahora reconocen la urgente necesidad de reducir su peso. Ned Curic, director de tecnología de Stellantis, que fabrica automóviles como las marcas Jeep, Dodge y Chrysler, dijo en una entrevista reciente con Automotive News Europe que el mayor desafío de ingeniería que enfrenta es el peso del vehículo.

Varios fondos de inversión sostenibles, incluido VoLo Earth, se han interesado en el enfoque de Magrathea para asegurar metales sin minería. Magrathea también cuenta con el respaldo de Exor Ventures, el brazo inversor de la familia italiana Agnelli, que posee el 14 por ciento de Stellantis y el 24 por ciento de Ferrari. Grant promociona esto como una señal del “interés estratégico” de la industria automotriz en el magnesio.

Otro inversor es Kunal Sinha, director global de reciclaje del comerciante de materias primas Glencore.

Hasta ahora, Magrathea ha producido sólo “un par de kilos” de magnesio, dijo Grant. La firma está construyendo un piloto en Oakland con capacidad para fabricar dos toneladas de metal por año. El objetivo, dijo, es demostrar un proceso para producir cloruro de magnesio anhidro a bajo costo.

Cuando se le preguntó si la compañía intentará licenciar su tecnología o continuar operando directamente, Grant dijo que el plan es "más o menos" construir, operar, "pero hay muchos matices". Por ejemplo, dijo, Magrathea quiere vender acciones en activos y los socios podrían operar "partes" de la operación.

Pero Grant subrayó la importancia de poseer la tecnología al menos hasta que alcance escala comercial.

"Construiremos fundiciones y venderemos metal", dijo. "En cada etapa de la ampliación, te enfrentas a desafíos técnicos que debes resolver, y queremos ser las personas que resuelvan esos desafíos técnicos".

Lee Harris es redactor de The American Prospect. En 2020, cofundó New York Focus, un sitio de noticias de investigación sobre la política de Nueva York. Antes de eso, fue editora del periódico independiente de la Universidad de Chicago.

6 de octubre de 2023

05:30 AM

TAP depende de tu apoyo

Lo hemos dicho antes: la mayor amenaza a la democracia por parte de los medios no es la desinformación, es el muro de pago. Cuando apoyas a The American Prospect, estás apoyando a otros lectores que no pueden dar y contrarrestando el sistema de clases para obtener información. Por favor, conviértase en miembro o haga una donación única hoy. ¡Gracias!