El silicio es fundamental para el desarrollo tecnológico. Este elemento químico se encuentra formando parte de algunos minerales y, al contrario de lo que ocurre con otros elementos, no se espera que haya ningún problema de desabastecimiento ya que nos encontramos ante el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre siendo un componente clave de minerales como el cuarzo, la arena o las rocas silíceas.
Esa abundancia, es aprovechada por numerosos sectores, entre ellos el tecnológico. Entre los usos más comunes se encuentra la fabricación de chips, que emplean ordenadores, teléfonos móviles o casi cualquier dispositivo electrónico. Asimismo, es fundamental en la fabricación de paneles solares, en materiales de construcción como el cemento o el hormigón o en la fabricación de cables de fibra óptica, fundamentales para el funcionamiento de Internet a día de hoy. También es importante para otros usos, menos conocidos, como la fabricación de productos para el cuidado de la piel o el cabello, para la producción de vidrio, fabricación de prótesis o en la industria de la cerámica.
Su papel en la tecnología
La industria tecnológica es una de las principales demandantes de silicio gracias a que posee unas excelentes propiedades como semiconductor, lo que lo convierte en el material material más apropiado para la fabricación de semiconductores y microprocesadores, que son esenciales para que funcionen ordenadores, teléfonos inteligentes, tablets y cualquier tipo de dispositivo electrónico que nos podamos imaginar. Al tener una gran capacidad de conducir la electricidad el silicio permite controlar el flujo de corriente en los circuitos electrónicos. Esta característica permite crear transistores, que son los componentes básicos de los microchips, y que pueden encenderse y apagarse para representar datos en forma de unos y ceros, el lenguaje binario que usan los ordenadores. Esta habilidad para cambiar entre estos estados de conducción es lo que lo hace esencial en la informática y las telecomunicaciones. Además, se trata de un elemento que soporta temperaturas muy elevadas, por lo que los microchips se ven beneficiados por esta característica ya que son grandes generadores de calor mientras están funcionando.
Pero esta característica no sería importante si el coste del silicio fuera elevado. Es decir, no se podría utilizar si su precio fuera similar al del oro. Pero al ser un elemento muy abundante, el precio del silicio es relativamente bajo. Otra razón clave por la cual se utiliza silicio es su abundancia y costo relativamente bajo. Es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, lo que facilita su extracción y procesamiento en grandes cantidades. A esto se suma que el silicio es un material estable y resistente al calor, lo que lo hace adecuado para el uso en dispositivos que generan calor durante su funcionamiento, como los microprocesadores.
Los problemas medioambientales
A día de hoy no hay ningún otro material que sea capaz de competir con el silicio por lo que el hecho de ser tan necesario hace que haya que extraerlo de forma constante y es aquí donde aparece el problema con la sostenibilidad. Y es que, para obtener silicio metálico, se requiere extraerlo sílice a partir de minerales como el cuarzo o la arena. Esta actividad minera, si no se maneja adecuadamente, puede llevar a la degradación del suelo, la deforestación, la contaminación del agua y la pérdida de biodiversidad.
Las minas de sílice generalmente se encuentran en áreas ricas en arena y cuarzo. La minería de sílice implica remover de grandes cantidades de material, lo que se traduce en la pérdida de hábitats naturales y puede causar la contaminación de fuentes de agua cercanas por el polvo y los productos químicos utilizados en el proceso de extracción.
Con la extracción no se acaban los problemas, sino que, en el caso de la industria TIC se necesita que el silicio sea lo más puro posible. Para conseguirlo se ha de mezclar el sílice extraído con carbono, en un horno a temperaturas superiores a los 1,900°C. En este proceso, llamado carbotérmico, se liberan a la atmósfera elevadas dosis dióxido de carbono (CO2), lo que contribuye a acelerar el cambio climático. Diferentes estudios calculan que por cada tonelada de silicio producido, se emiten más de cinco toneladas de CO2.
Proyectos para producir y fabricar de forma sostenible
Ante esta situación hay dos proyectos, los dos nórdicos, que pretenden reducir el impacto ambiental tanto de la extracción como de la producción de silicio para los diferentes sectores industriales. El primero de ellos es el de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Noruega. Este país nórdico es uno de los más concienciados con la sostenibilidad y el cambio climático y también uno de los que más silicio extrae. En un país con una políticas de emisión de gases muy restrictivas, esta industria representa el 10% de las emisiones.
Así que la Universidad tiene patentado un método para producir silicio que permitirá la fabricación de chips más sostenibles. El proceso está bautizado con el nombre de SisAI y el objetivo es el de producir silicio con bajo impacto ambiental a partir de materias primas secundarias como es el aluminio. Es decir, en vez de mezclar el carbono con el silicio se utiliza aluminio, con lo que se reducen las emisiones de CO2. Otra de las ventajas de este proyecto es que no se necesita extraer aluminio, sino que utiliza el material desechado por otras industrias como la alimentaria. El proceso, genera asimismo residuos que son aprocehados por la industria siderúrgica lo que favorece la economía circular.
El otro proyecto viene de Suecia y en este caso el objetivo es el de hacer más sostenible la extracción de silicio. Desarrollado por la startup Green14 con apoyo del Real Instituto de Tecnología de Suecia, emplean plasma de hidrógeno (también llamado hidrógeno verde) para separar el silicio y el oxígeno del cuarzo, en lugar de utilizar carbón. Al evitar el carbón, se reemplaza el dióxido de carbono por agua como subproducto. La empresa prevé crear un suministro europeo de silicio rentable y respetuoso con el medio ambiente, que permitirá ampliar la producción y el reciclaje de silicio para su uso en paneles solares, baterías y semiconductores.
