Source: The Conversation – (in Spanish) – By Juan José Vilatela, Investigador Principal, IMDEA MATERIALES
Si queremos reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles, necesitamos electrificar buena parte de la economía, y para ello hacen falta cantidades enormes de un material cuyo suministro no puede crecer al mismo ritmo: el cobre. A esa presión se suma ahora la demanda de los centros de datos que exige la IA. En numerosos laboratorios de materiales de todo el mundo se está librando una carrera contrarreloj para encontrar alternativas. Nosotros acabamos de aportar una nueva fórmula que abre la puerta a conductores eléctricos más ligeros capaces de complementar al cobre en las aplicaciones que exige el desarrollo de la IA.
El déficit mundial de cobre
En 2025, el consumo mundial de cobre refinado alcanzó aproximadamente 28,2 millones de toneladas. El déficit anual en el suministro primario de este material en 2040 será de 10 millones de toneladas.
De hecho, en noviembre de 2025, Estados Unidos lo incorporó oficialmente a su lista de 60 minerales críticos, y desde el año 2000 su precio ha aumentado de 2 dólares por kilogramo a 14 dólares/kg. Tan sólo este año se ha encarecido un 40 %.
Un material no necesita ser geológicamente raro para convertirse en estratégico: basta con que resulte imprescindible y que no podamos garantizar su suministro al ritmo requerido.
La inteligencia artificial también necesita cobre
A la electrificación del transporte, las energías renovables y las redes eléctricas se ha unido ahora un nuevo gran consumidor de electricidad: la inteligencia artificial y los centros de datos.
La Agencia Internacional de la Energía (AIE) estima que el consumo eléctrico mundial de los centros de datos podría superar los 945 teravatios/hora (TWh) en 2030, más del doble que en 2024 y ligeramente por encima del consumo eléctrico total actual de Japón. La inteligencia artificial será el principal impulsor de este crecimiento.
Pero los centros de datos no sólo consumen electricidad. También necesitan grandes cantidades de cobre en cables, barras conductoras, transformadores, sistemas de alimentación, refrigeración y conexiones eléctricas.
S&P Global Ratings, referente internacional en análisis de mercados, energía y materias primas, estima una intensidad típica de 30-40 toneladas de cobre por megavatio (t/MW) instalado en centros de datos modernos. En algunos centros específicamente destinados al entrenamiento de IA, esta cifra puede acercarse incluso a 47 t/MW.
Así, un gran centro de datos de 1 gigavatio (GW) podría requerir decenas de miles de toneladas de cobre sólo en sus propias instalaciones. A ello se añade el necesario para la generación eléctrica y las redes de transmisión y distribución que los alimentan.
Según el mismo estudio, la demanda anual de cobre asociada a centros de datos podría pasar de 1,1 millones de toneladas en 2025 a 2,5 millones en 2040, incluyendo aproximadamente un millón de toneladas anuales vinculadas a generación renovable y redes asociadas.
La inteligencia artificial necesita chips. Pero, antes que eso, necesita electricidad y materiales capaces de transportarla.
Minería y reciclaje no bastarán
La respuesta pasa necesariamente por abrir nuevas minas, mejorar las existentes y reciclar mucho más cobre. De hecho, la AIE calcula que un fuerte desarrollo del reciclaje podría reducir hasta un 40 % las necesidades de nuevas minas de cobre en 2050. Pero la realidad es que la proporción de cobre reciclado en la demanda total ha retrocedido del 37 % al 33 % entre 2015 y 2023, y ese 40 % solo se alcanzaría en un escenario en el que se cumplan los compromisos climáticos nacionales.
Aumentar rápidamente la producción no es sencillo. La ley de los minerales (la concentración o proporción de mineral útil que contiene el material extraído de una mina) está disminuyendo, los costes de los proyectos aumentan y desarrollar una nueva mina requiere, de media, unos 17 años desde el descubrimiento hasta la producción. La cuestión ya no es si necesitaremos más cobre, sino cómo satisfacer la demanda de conductores eléctricos con otros materiales que lo reemplacen.
El aluminio ya desempeña ese papel en muchas líneas eléctricas. Su menor densidad compensa parcialmente su menor conductividad. Por ejemplo, se podría extender el uso del aluminio en determinados cables subterráneos y submarinos podría reducir sustancialmente las necesidades de cobre.
Pero a la vista de los datos, parece razonable pensar que debemos ir más allá y diseñar una nueva generación de conductores.
El carbono pasa del laboratorio a los planes industriales
Los materiales basados en nanotubos de carbono (CNT) son uno de los candidatos más prometedores. Si bien durante décadas conocíamos las extraordinarias propiedades de los CNT a escala nanométrica, el verdadero reto era convertir millones de nanotubos en fibras continuas que conservaran esas propiedades a escala macroscópica.
Ese salto, logrado primero en laboratorios, empieza a trasladarse a la industria. En Estados Unidos, DexMat, spin-off de la Universidad de Rice, comercializa Galvorn, una familia de fibras conductoras de CNT desarrollada a partir de tecnología del premio Nobel Richard Smalley. En Corea del Sur, aweXome Ray, fundada por investigadores procedentes de Seoul National University y Seohyun TechChem, están escalando fibras continuas y conductores híbridos CNT-cobre para cableado ultraligero.
A pesar de que las primeras fibras de CNT fueron producidas en Europa, el continente no cuenta con fabricantes. Sin embargo, las empresas y grupos de investigación europeos son activos en el desarrollo de aplicaciones y productos con conductores de nanotubos de carbono.
Nuevo desarrollo
Un trabajo liderado por investigadores de IMDEA Materiales, junto con otras instituciones españolas, y publicado en Science en 2026 presenta un avance muy importante en la carrera para encontrar conductores no metálicos a escala industrial.
Al añadir de forma controlada ciertos elementos químicos (un dopante) entre nanotubos de carbono perfectamente ordenados, hemos creado una fibra visible a simple vista capaz de conducir la electricidad 17 veces mejor que el material original. De hecho, este nuevo hilo alcanza casi la mitad de la capacidad conductora del cobre, el estándar que usamos en nuestros cables.
El dato más sorprendente aparece cuando tenemos en cuenta el peso –es decir, su conductividad específica–, que alcanza un valor de 17 345 S·m²/kg (La fórmula indica cuánta electricidad es capaz de conducir un material en relación con su peso, es decir, cuánto conduce por cada kilogramo de masa), superior tanto a la del cobre como a la del aluminio. Además, las fibras combinan estas propiedades con una elevada resistencia mecánica.
A día de hoy no podemos sustituir el cobre, ya que todavía quedan retos esenciales como la estabilidad, la escalabilidad y la industrialización. Pero nuestra investigación demuestra que la brecha entre las propiedades de los CNT a escala nanométrica y las de un conductor macroscópico útil puede reducirse radicalmente.
Así, se abre una vía para que las fibras de CNT producidas ya a escala industrial se utilicen como conductores en aplicaciones estratégicas a gran escala. Ahí reside el posible cambio de paradigma.
Una cuestión de seguridad económica
Probablemente no exista una única solución a las tensiones de suministro previstas. El aluminio irá asumiendo una fracción mayor de determinadas aplicaciones, el incremento del reciclaje reducirá las necesidades de material primario, los mejores diseños disminuirán la cantidad de metal conductor necesario y, por supuesto, las nuevas familias de materiales conductores, como las basadas en CNT, entrarán en el mercado.
Pero hay una conclusión cada vez más difícil de ignorar: una economía mundial mucho más electrificada y digital no puede depender indefinidamente de una cartera de materiales conductores prácticamente idéntica a la que utilizábamos hace cien años y que, además, actualmente tienen el apellido “críticos”.
Desarrollar la próxima generación de conductores no es solamente un reto de ciencia de materiales. Es una cuestión de seguridad económica, autonomía tecnológica y capacidad para hacer posible la transición energética y digital.
Juan José Vilatela recibe fondos de la Comisión Europea y de AFOSR (EEUU) para investigar las propiedades y aplicaciones de materiales nanoestructurados.
Miguel Ángel Rodiel no recibe salario, ni ejerce labores de consultoría, ni posee acciones, ni recibe financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo, y ha declarado carecer de vínculos relevantes más allá del cargo académico citado.
– ref. Una nueva fórmula científica para depender menos del cobre que exige la IA – https://theconversation.com/una-nueva-formula-cientifica-para-depender-menos-del-cobre-que-exige-la-ia-296066
Original source: https://submissions.mil-osi.com/2026/11/12/una-nueva-formula-cientifica-para-depender-menos-del-cobre-que-exige-la-ia-296066/