El relleno de los huecos minados: tecnología de extracción de alto rendimiento (HYE) de K-UTEC

La tecnología de extracción de alto rendimiento (HYE) es un nuevo desarrollo que mejora la eficiencia de los recursos mediante el relleno de los huecos minados y al mismo tiempo reduce el impacto medioambiental.

La importancia global de la industria de extracción de minerales y metales ha sido significativa durante milenios desde que la humanidad comenzó a extraer piedra para producir herramientas. El impacto ambiental de las actividades mineras se ha desarrollado en paralelo a esta evolución. Especialmente el desafío de dónde y cómo eliminar los residuos de la minería y del procesamiento ha estado creciendo debido a los varios de miles de instalaciones de residuos que existen hoy en día. El impacto de la minería y la consiguiente disposición de relaves en la superficie terrestre o en el mar es múltiple. Por nombrar algunos de estos impactos: contaminación del suelo, de las aguas superficiales y subterráneas a través de la descarga de fugas, hundimiento de la superficie (por ejemplo, formación de pozos) y uso extensivo de la superficie de la tierra.

Aunque la industria minera crea puestos de trabajo, crecimiento económico y apoya a la sociedad en el logro del desarrollo tecnológico, la población está exigiendo que se escuche su voz en relación con las operaciones extractivas nuevas y existentes, esperando progresivamente una mejor redistribución de los beneficios. Los políticos siguen la voz del pueblo y, en consecuencia, aumentan la presión reguladora sobre los operadores mineros. Para responder a esta tendencia, la industria minera se enfrenta a duros retos de sostenibilidad, de los cuales el impacto medioambiental, es decir, la gestión de los residuos de la minería y del procesamiento, es uno de ellos. Un ejemplo de la presión reguladora sobre la industria minera en relación con la gestión de residuos es la Directiva europea sobre la gestión de los residuos de las industrias extractivas. Esta Directiva pide a los Estados miembros europeos que adopten medidas para garantizar que los residuos de extracción se gestionen sin poner en peligro la salud humana y el medio ambiente, por ejemplo, mediante un plan de gestión de residuos. Los objetivos de dicho plan muestran el papel que debe desempeñar el relleno en la recuperación de los residuos de la extracción de minerales y metales, teniendo en cuenta el principio del desarrollo sostenible:

“Los operadores mineros deben considerar la posibilidad de volver a colocar los residuos de extracción en el hueco minado producido tras la extracción del mineral, en la medida en que sea técnica y económicamente viable y respetuoso con el medio ambiente” (Parlamento Europeo y Consejo, 2006).

En línea con este llamado, K-UTEC AG Salt Technologies (K-UTEC), con sus raíces firmemente arraigadas en la industria mundial del potasio y del litio, tiene la visión de que una minería “libre de emisiones” no sólo es posible sino que también debe conducir a operaciones mineras viables y sostenibles. K-UTEC ha creado rutas de proceso innovadoras para la producción de productos de potasio y de litio que reducen en gran parte las grandes cantidades de residuos producidos por la extracción y el procesamiento de estos minerales, mediante la ampliación de la paleta de productos comercializables y utilizando los materiales de desecho para la producción de una mezcla de relleno para su aplicación en las zonas minadas. La cuestión pendiente es si la minería “libre de emisiones”, es decir, la ampliación de la gama de productos y la aplicación del relleno de los residuos del procesamiento, es plausible. Aunque esta pregunta sólo puede ser respondida mediante la realización de un proyecto específico, la premisa de aumentar significativamente el ratio de extracción de los recursos que permite el minado del pilar secundario o el uso de métodos de minería de alto rendimiento, como la minería de tajo largo, debería contribuir en teoría a una respuesta positiva.

El relleno de los huecos minados mediante el uso de los residuos de extracción y procesamiento se ha aplicado en varias operaciones mineras históricas y actuales. Esta práctica, sin embargo, no es común, ya que la mayoría de las operaciones de extracción depositan sus residuos en la superficie en forma de estanques de residuos y/o escombreras. Las razones de ello son múltiples, pero se centran en el hecho de que la eliminación convencional de los relaves, es decir, en estanques, es el método menos costoso de eliminación. Uno puede preguntarse, sin embargo, qué costos se incluyen en una evaluación económica del diseño de disposición de relaves que apoye esta afirmación. El costo a largo plazo para la sociedad de los daños e incidentes ambientales, a menudo por razones obvias, se descuida u omite en las evaluaciones económicas durante las fases de diseño y operación.

Para asegurar una continuación sostenible de la industria de extracción de minerales y metales que tome en serio las preocupaciones del público en general, sus desafíos típicos, como el riesgo de hundimiento de la superficie, la contaminación del suelo y de las aguas superficiales y subterráneas, deben abordarse en una nueva visión de extracción y procesamiento de minerales respetuosa con el medio ambiente y económicamente viable. La clave de la metodología a desarrollar es la minería paralela y el relleno, utilizando una suspensión de fraguado (es decir un relleno con capacidad portante) basada en materiales de desecho y ligantes, logrando una alta eficiencia en la extracción de recursos y minimizando el impacto ambiental.

En los últimos años, impulsado principalmente por la demanda del mercado, K-UTEC ha desarrollado tecnologías de procesamiento para materias primas de potasio polimineral (de baja ley). Además, durante las dos últimas décadas, se ha adquirido una vasta experiencia en el campo de la producción de los complejos sistemas químicos de las mezclas de relleno gracias a su papel fundamental en la industria de la gestión de residuos de Europa Central. La experiencia de la minería de potasio en Alemania Central abarca más de 150 años.

La subsidencia resultante de las actividades mineras ha hecho necesaria la estabilización de varias minas de potasio. La estabilización se ha conseguido mediante el relleno estas minas con mezclas de relleno basadas en recursos secundarios procedentes de plantas de incineración de residuos, como cenizas volantes y sales de limpieza de gases de combustión. Estas dos tecnologías individuales, es decir, el procesamiento de materias primas poliminerales (de baja ley) y sistemas complejos de relleno químico, se han desarrollado y aplicado con un nivel 9 de preparación tecnológica.

La combinación de ambas experiencias ha llevado al desarrollo de la tecnología HYE propuesta. Este desarrollo se ha visto reforzado por la realización de varios proyectos de investigación fundamentales y aplicados en los que se han desarrollado tecnologías de extracción y procesado de potasio que minimizan el impacto medioambiental. El elemento clave de la tecnología HYE es la producción de una mezcla de relleno basada en el procesamiento de residuos y ligantes especiales. Dado que una gran parte de los residuos de procesamiento de minerales de potasio son líquidos o lodos, la producción de una lechada de relleno, que comprende residuos líquidos, residuos sólidos y ligantes, es el proceso más lógico. El beneficio adicional de una lechada de relleno es la posibilidad de transporte y colocación hidráulica mediante bombas y tuberías.

El uso de ligantes especiales permite un control total sobre las propiedades de fraguado de la pasta de relleno, tanto en el tiempo de fraguado como en la resistencia final del relleno. En la tecnología HYE se dispone de varios aglutinantes minerales que se pueden obtener principalmente de la industria de minerales industriales. Se están llevando a cabo nuevas investigaciones sobre los agentes ligantes procedentes de recursos secundarios para reducir el coste de la producción del material de relleno. Aparte de la proporción de ligantes en una mezcla de relleno, los residuos líquidos del proceso pueden pre-procesarse, por ejemplo, mediante la evaporación y la consiguiente cristalización parcial de sales contenidas en estos residuos líquidos, con el fin de obtener materiales de relleno de alta resistencia adecuados para su aplicación en minas muy profundas. K-UTEC ha sido capaz de producir mezclas de relleno a partir de residuos del procesamiento de minerales de potasio con una resistencia a la compresión uniaxial compatible con su aplicación en minas subterráneas (profundas) para soportar suficientemente la roca a techo.

K-UTEC está desarrollando tecnologías de relleno, por ejemplo, sistemas de ligantes y su infraestructura relacionada, para hacer posible esta visión en el campo de la extracción y procesamiento de minerales de potasio. Sin embargo, la tecnología en desarrollo es igualmente aplicable a otras operaciones de extracción de sales, minerales y metales. Mediante el uso de sistemas especiales de unión química, se puede lograr la inmovilización de componentes tóxicos en los residuos y el desarrollo de mezclas de relleno con suficiente resistencia para soportar la roca a techo. K-UTEC desea que las tanto las instituciones académicas como que la industria cooperen en esta visión. El objetivo final del desarrollo tecnológico es establecer un nuevo estándar en la industria sostenible de extracción y procesamiento de minerales, llevando el estado de la tecnología a un nuevo nivel.

Para más información visite www.k-utec.de/es

Empresas socias de Eco Mining Concepts proponen proyectos innovadores a Minera San Pedro

La empresa socia de Eco Mining Concepts, Minera San Pedro, llamó a la red a presentar ideas para proyectos innovadores de minería verde con el objetivo de pensar y crear pilotos en su mina en Til Til. Entre las ideas entregadas por nuestros miembros, Andrés Guerrero, gerente general de Minera San Pedro, invitó a Fraunhofer Chile y Mankuk a visitas sus instalaciones.

Mientras que Fraunhofer Chile se enfocó en energía solar para el sector minero, Mankuk propuso un proyecto de revalorización de neumáticos. En la entrevista, Alexander von Frey, Director Ejecutivo de la empresa Mankuk nos cuenta más sobre este proyecto y su colaboración con la empresa KonaFuel.

En Chile, cada año se acumulan aproximadamente 130.000 toneladas de neumáticos desechables. Un tercio de esta cantidad viene del sector minero y de construcción. Con este porcentaje, la industria minera chilena tiene una gran responsabilidad ambiental, ya que los neumáticos mineros en su gran mayoría terminan siendo tratados como residuos – no recursos – y por lo tanto terminan en el medio ambiente o en rellenos. Para resumir, el reciclaje de neumáticos mineros representa un gran avance hacía más sustentabilidad en el sector minero.

CAMCHAL: ¿Cómo y bajo qué circunstancias se puede reutilizar neumáticos desechados de la minería?

Alexander von Frey: Todos los neumáticos mineros disponible pueden ser reutilizados. Kona Fuel realizó un piloto, en el cual se cortaron y procesaron cuatro neumáticos aro 63 de forma exitosa en uno de sus reactores de su planta en Talcahuano. Una de las grandes ventajas del proceso de pirólisis es que se puede valorizar cualquier tipo de neumático. Para el caso de los neumáticos mineros (de mayor tamaño) se requiere un proceso previo para disminuir su tamaño y poder procesarlos en los reactores. En el caso del neumático OTR  aro 63 (el más grande existente), solo se debe cortar en 8 secciones, para poder procesarlo.

La industria minera tiene un gran potencial de reconvertir sus neumáticos en combustible, o bien, en energía para su proceso. Existe la experiencia y la tecnología para hacerlo. El ver los neumáticos como residuos en la industria de la minería, es cosa del pasado: los neumáticos no solo son elementos necesarios para el proceso productivo, sino que son una fuente de combustible y/o energía.

¿Cómo contribuyen nuevas tecnologías y la digitalización al reciclaje de neumáticos?

El reciclaje sustentable y masivo de neumáticos es un gran desafío, en lo que nuevas tecnologías pueden aportar un gran valor. Actualmente la pirólisis es una de ellas, pero sin duda se debe evolucionar  tecnológicamente para aumentar la eficiencia y calidad del combustible (refinación) resultante del proceso, de forma de obtener un combustible de mayor valor comercial. No obstante las mejoras tecnológicas, es muy importante los incentivos normativos al respecto, ya que en general, la inercia de las grandes empresas mineras dificulta implementar nuevos proyectos en esta línea, sobre todo si es un tema nuevo y en evolución. Por otro lado, para proyectos exitosos en esta materia, se debe tener un equilibrio entra los aspectos tecnológicos (incide en el costo) y normativo (genera la necesidad / obligación de implantar este tipo de proyectos) y así establecer las bases para poder abrir o expandir la industria del reciclaje de neumáticos.

¿En qué forma no solo el medio ambiente, sino también la minería chilena puede beneficiarse del reciclaje de neumáticos?

Es importante destacar que el hecho de que exista la posibilidad de revalorizar neumáticos durante en una operación mina va a evitar la necesidad de tener acopios de neumáticos y también la necesidad de boletas de garantías asociada al cierre, ya que este pasivo ambiental se va a estar revalorizando, o bien procesando, en combustible y/o energía para ser utilizado en el mismo proceso.

Otro punto importante es que la revalorización, genera nuevas materias primas / productos, los cuales, desde el punto de vista del precio, son competitivos. Por ejemplo, el combustible líquido producto de la pirólisis de NFU puede reemplazar al petróleo Diesel en equipos de generación, permitiendo la utilización de un combustible alternativo de buena calidad, pero menor costo.

No solo la gran minería puede beneficiarse de esta tecnología, sino que también faenas mineras de mediano o pequeño tamaño, al implementar plantas de reconversión de neumáticos en combustible y/o energía para sus procesos, al recibir neumáticos de otras industrias, principalmente la industria automotriz y la de neumáticos propiamente tal. De esta forma estarán contribuyendo a implementar prácticas Eco Mining, al utilizar energía no convencional en su proceso.

Mankuk es socio de la empresa valorizadora de neumáticos Konafuel ¿Cómo llegaron a colaborar con Konafuel? ¿Qué rol tiene el trabajo colaborativo para la innovación en el sector minero y cómo creen que se podría llegar a una mayor colaboración entre los diferentes actores en el sector minero chileno?

A lo largo de la actividad de consultoría y asesorías que brinda Mankuk hemos tenido la oportunidad de relacionarnos con varias industrias, clientes, realidades y por sobre todo con personas, las que han valorado nuestro trabajo, no solo en el desarrollo de la asesoría en sí, sino que en la forma en que abordamos y llevamos a cabo nuestros servicios. Lo anterior genera lazos de confianza que en casos se traducen en invitaciones en participar en proyectos como socios estratégicos.

El trabajo colaborativo es esencial para el desarrollo de nuevas tecnologías en cualquier industria, debe haber un interés y un incentivo para la incorporación de los nuevos desarrollos, las ganas de evaluar y probar la tecnología y posteriormente utilizar los productos de valor obtenidos de los procesos.

Otro punto de mucho interés es la existencia de marcos legales asociados a todos los aspectos de los desarrollos. Por ejemplo, en el caso específico de la revalorización de neumáticos, se tiene la ley REP, la cual genera un incentivo para el reciclaje, pero no existe un incentivo que fomente o permita de forma respaldada (normativa) el uso de los productos de valor, como lo es el combustible líquido, lo que genera trabas en su comercialización, al no ser un “combustible directamente derivado del petróleo”, lo que genera desconfianza en su utilización y límite la expansión de estos proyectos.

A la Ley REP (Ley de Responsabilidad Extendida del Productor y Fomento al Reciclaje) se estableció en Chile en el año de 2016. Con esta ley, se elevó la responsabilidad de mineros chilenos de garantizar como productores un desecho sostenible de sus neumáticos usados. Chile tiene metas ambiciosas al respecto. Para los neumáticos de camiones en las minas, las metas constituyen en porcentajes de reciclaje de 75 % de toda la cantidad de neumáticos tirados en 2024 y de 100 % en 2026. ¿En este momento, ya se puede observar un gran cambio en el sector minero de neumáticos después de la introducción de esta ley o el reciclaje todavía representa “una gota en el océano”?

El hecho de que la ley esté en proceso ya genera un interés por identificar las alternativas que existen para la valorización de NFU y su validación. Por otro lado, se ha visto, es que las empresas generan acciones reales cuando hay una exigencia, por lo tanto, habrá que esperar para ver que ocurre y cómo reacciona la industria de la minería al respecto. En todo caso, la Ley REP es punto de partida que genera conciencia y la inquietud de buscar alternativas, pero se debe seguir avanzando en asegurar la comercialización de los subproductos de la revalorización de NFU.

Empresas e instituciones participaron en el primer seminario de Eco Mining Concepts

El pasado mes alrededor de 90 representantes de empresas de los rubros de energía, agua, minería e instituciones relacionadas a estas temáticas participaron del primer seminario 2019 de Eco Mining Concepts organizado por CAMCHAL. Jorge Cantallops, Director de Estrategias y Políticas Públicas de Cochilco; y Andrés Guerrero de #MineraSanPedro fueron uno de los expositores quienes presentaron soluciones, oportunidades y desafíos relacionadas a la gestión del agua y energía en la minería.

Eco Mining Concepts constituye una red de colaboración que nos permite integrar nuestras capacidades y experiencia con tecnologías alemanas

El año  partió con las inscripciones de los primeros miembros de nuestra nueva red co Mining Concepts. Raúl Gúzman de JHG Ingeniería, Luis César González de RepairCo y Hugo Enriquez de Hager + Elsässer nos comentaron sobre Eco Mining Concepts, los desafíos de sustentabilidad de la minería chilena y el rol que puede jugar Alemania en el camino hacía una minería más sostenible.

¿Cuál fue su motivación al hacerse miembro de Eco Mining Concepts?

Luis González: Sin duda conocer y ser partícipe de las corrientes de innovación que se están delineando en Alemania en temas específicos como Eficiencia (energía + agua), Smart Mining y Sustentabilidad en la cadena de valor basado en estándares, pero también aportar nuestra experiencia y lecciones aprendidas en terreno en cuanto a actividades de Mantenimiento, Remanufactura y Automatización en sistemas de transporte de fluidos.

Raúl Gúzman: En JHG estamos convencidos que la minería chilena necesita avanzar en la sustentabilidad de sus operaciones. Eco Mining Concepts constituye una red de colaboración que nos permite integrar nuestras capacidades y experiencia con tecnologías alemanas, enriqueciendo con ello nuestro aporte de valor a la minería.

Hugo Enriquez: Hager Elsässer es una empresa con más de 100 años en la industria del agua; desde sus comienzos, su objetivo ha sido tratar y recuperar las aguas residuales industriales. La industria minera tiene una gran oportunidad para avanzar a una industria productiva sustentable, y uno de sus grandes desafíos es hacer un uso eficiente y sustentable del agua.

¿Dónde ven el desafío y potencial más grande para la transición a una minería más sustentable?

Raúl: El mayor potencial que vemos es la optimización de sus procesos productivos, ya sea mediante nuevas tecnologías como a través de la reducción de la variabilidad operacional. El desafío más grande se relaciona con  aspectos culturales de las nuevas generaciones, tales como alta rotación, menor involucramiento, bajo sentimiento de pertenencia y similares. El desafío es reencantar a los trabajadores de la minería, utilizando para ello recursos y tecnologías de innovación.

Hugo: Los grandes desafíos están en la recuperación de agua residual, esto también conlleva la recuperación de valores (Cu, Mo, SO4, Ni, Ge, Co) en el proceso de tratamiento de agua y la operación eficiente en el uso del agua de proceso en la industria minera.

Raúl, son una empresa con muchos años de trayectoria en la minería ¿Cuál es el cambio más grande que han observado en los últimos años en materias de sustentabilidad?

Raúl: El cambio más notorio se relaciona con el convencimiento de la alta gerencia de las empresas que la sustentabilidad de sus operaciones es un factor clave en el negocio mismo de la minería. La empresa debe ganarse su “licencia social para operar”, lo cual involucra aspectos ambientales y de colaboración con las comunidades vecinas.

¿Y cómo aportan sus empresas a esta transición?

Luis: Desde la perspectiva actual, el foco de nuestro desarrollo para los próximos 3 años está en mantención predictiva remota, optimización operacional y eficiencia energética; con el apoyo de socios estratégicos para generar productos y servicios escalables para la región.

Raúl: En JHG hemos dedicado nuestra vida (más de 30 años) a la optimización energética de procesos tanto desde lo tecnológico como por medio del desarrollo de las personas. Hemos podido validar que una adecuada gestión  del conocimiento constituye una herramienta poderosa para motivar y proyectar en el largo plazo la agregación de valor de los trabajadores a sus empresas.

Hugo: Con más de 30.000 plantas en el mundo, tenemos la capacidad para entregar soluciones integrales en los diversos procesos de agua; nosotros analizamos los requerimientos, determinamos el proceso de tratamiento más eficiente, diseñamos, fabricamos, instalamos y dejamos operando las plantas de tratamiento de agua.

¿Qué rol puede jugar Alemania en la solución de este desafío?

Luis: Desde hace años que Alemania juega un rol fundamental en la incorporación de nuevas tecnologías en la industria en Chile y su aporte será clave en el advenimiento e incorporación en profundidad de la Industria 4.0 en nuestros procesos productivos.

A partir de una visión más local, creemos que sería interesante el que exista una mayor integración de conocimientos y oportunidades con empresas de servicios en Chile, con el objetivo de impulsar nuevas soluciones en productos y servicios adaptados a los requerimientos de la minería en Chile.

Hugo, como representante de H+E, una empresa alemana en Chile ¿cuál es su consejo a proveedores de tecnologías verdes de Alemania que quieren expandir al mercado chileno?

Hugo: Las empresas alemanas deben “aterrizar” sus productos y servicios a la realidad chilena. Analizar cuáles son los reales requerimientos de la industria minera local y sudamericana. Paralelamente, determinar los niveles de operación entre Alemania y Chile, identificar hasta que nivel de negocio se puede desarrollar en Alemania y traerlo a Chile, o se requiere armar una capacidad productiva localmente.

Luis, RepairCo ya tiene relaciones comerciales con Alemania. ¿Cuáles son las características claves que buscan en un proveedor y/o socio?

Luis: Lo que buscamos de un proveedor/socio buen nivel de integración, protocolos abiertos y capacidad de adaptabilidad de sus productos como por ejemplo en lo que respecta a niveles de protección (IP / NEMA) para uso en ambiente minero, capacidad para cosechar energía de diferentes fuentes y almacenarla (a nivel de Sensor y Gateway), a nivel de plataforma su interoperabilidad y grado de virtualización, por último y no menos importante en la etapa de pilotaje industrial su disposición a conversar sobre oportunidades, riesgos y utilidades antes de pasar a la etapa de comercialización en régimen.

foto-ahk-chile-eco-mining-mercedes-ibarra

Desalinización solar de agua de mar: una gran oportunidad para la minería chilena

De Dr. Mercedes Ibarra, Fraunhofer Center for Solar Energy Technologies

No hay ninguna duda hoy en día de la conexión entre los recursos de agua y energía y su relación con el desarrollo económico de  gran parte de las sociedades e industrias. Para producir agua necesitamos energía y para producir energía requerimos agua. Esta conexión tiene numerosas  implicancias y ramificaciones, como el efecto  de proyectos energéticos (por ejemplo, embalses) sobre el recurso hídrico o las consecuencias que tendrá el cambio climático en el acceso a estos recursos.

Si además añadimos una actividad económica e industrial como la minería, que requiere de ambos recursos de manera importante, y que, por tanto, corre el riesgo de limitar el acceso a ellos a otros sectores sociales, podemos entender que resolver el acceso al agua minimizando la energía utilizada no solo puede beneficiar a la minería misma, sino a todo el tejido socioeconómico que la rodea. Es por ello que desde Fraunhofer Chile estamos apostando por la desalación solar.

La humanidad ha querido transformar el agua salada en potable desde tiempos inmemoriales. Los principios de separación de las sales y el agua están descritos por Aristóteles, Tales de Mileto, Demócrito y Plinio, entre otros. Árabes y marineros de la Edad Media utilizaron alambiques para la destilación de agua salada. Sin embargo, la primera desaladora propiamente dicha se instala recién en 1878y nada menos que  en el desierto de Atacama. Ahí se  utilizó una salina de 5000 m2 diseñada por el ingeniero Carlos Wilton [1] para suministrar agua a una minera de nitrato de sodio.,.

La desalación es un proceso de separación entre un soluto (sales) y un disolvente (agua) sometido a un proceso endotérmico, es decir, requiere energía. La energía mínima para separar el soluto del disolvente es de 1,2 kWh/m3 [2]. Dicha energía no considera otros consumos de energía relacionados con la desalación, como el bombeo de agua para su transporte desde el mar o subsuelo hasta la planta de tratamiento y/o desde la planta hasta el punto de consumo, ni el consumo de los pretratamientos. Por tanto, es una tecnología con grandes requerimientos energéticos

Sin embargo, la habitual coincidencia geográfica y estacional de la alta radiación solar y la escasez de agua hace de la energía solar un candidato óptimo para la desalación.

Una de las tecnologías más simples son los sistemas de desalación solar directa, en el que la captación de la radiación solar y la desalación se integran en un mismo dispositivo. Un ejemplo de este tipo de sistemas son los destiladores solares, en los que un depósito de agua salina se cubre con un material transparente, dejando pasar la radiación solar. En este dispositivo, el agua se evapora y condensa en la cubierta.

Sin embargo, para mejorar las eficiencias — que son bastante bajas en los sistemas directos ­— los sistemas indirectos son más adecuados. En estos, una tecnología de desalación convencional se acopla con la tecnología solar más adecuada.

La osmosis inversa es la tecnología más instalada en el mundo (69 % de instalaciones operativas [3]). Esta utiliza energía eléctrica para bombear agua con alta presión (hasta 25 bar) a través de una membrana semipermeable, que permite separar las sales del agua. En este caso, la conexión con sistemas de energía fotovoltaica  es evidente, tanto para plantas desaladoras de gran capacidad (> 1000 m3/d) como para sistemas de pequeña escala pensados para consumos por debajo de 1 m3/d [4].

A pesar de su uso extendido, la tecnología también tiene desventajas, ya que las membranas son particularmente propensas a la incrustación (scaling) y ensuciamiento (fouling). La incrustación se produce por partículas que se acumulan en los poros de las membranas y las obstruyen, lo que resulta en un mayor consumo de energía y un menor rendimiento. El ensuciamiento produce un crecimiento de microorganismos en los poros de la membrana, lo que también produce obstrucciones.

Para no dañar las membranas de los sistemas osmosis inversa, se requiere un flujo o presión mínimos, de lo contrario surgen incrustaciones y ensuciamientos. En consecuencia, se requieren sistemas de almacenamiento de energía (baterías) con altos costos de inversión y operación o acceso a la red eléctrica. Además, se necesita una superficie de módulos fotovoltaicos relativamente grande para desalar una cantidad suficiente de agua, la cual no está siempre disponible.

La siguiente tecnología más instalada en el mundo es la térmica,  la que contempla varias tecnologías: la destilación multiefecto, la evaporación súbita multietapa, la destilación por membranas, la ósmosis directa y la destilación multiefecto con compresión de vapor.

Estos sistemas requieren agua caliente o vapor entre 70 – 130 °C y, por tanto, la tecnología solar seleccionada dependerá de la temperatura máxima a la que tienen lugar los fenómenos de evaporación-condensación involucrados. Su principal ventaja es que la calidad del agua de alimentación no es tan crucial como para los sistemas de osmosis inversa. Por ejemplo, los sistemas de evaporación súbita multietapa se utilizan habitualmente en los países árabes debido a las difíciles condiciones de operación en el Golfo Pérsico, así como las altas temperaturas y altas concentraciones de sal. No obstante, el precio de los sistemas térmicos y el consumo de energía son más alto que el de los de osmosis inversa, aunque los últimos desarrollos con intercambiadores de calor plásticos podrían modificar esta tendencia, por ser más económicos.

La tecnología de destilación por membranas es comercializada por pocas empresas en el mundo, entre las que se encuentra Solar Springs, spin-off de Fraunhofer ISE (Instituto de Sistemas de Energía Solar ubicado en Alemania).

Su ventaja sobre otros sistemas térmicos es que las membranas pueden fabricarse completamente de polímeros, lo que hace que su producción sea rentable y se eviten los problemas de corrosión. En comparación con los sistemas de filtración impulsados por presión como la osmosis inversa, la ventaja es que la destilación por membranas funciona con menos presión (presión ambiental) y, en particular, el riesgo de incrustaciones – y ensuciamiento es menor.

El proceso de la destilación por membranas se debe a un cambio de fase, siendo impulsado térmicamente por un gradiente de presión de vapor parcial, producto de la diferencia de temperaturas. El elemento principal de la destilación por membranas es una membrana hidrofóbica, que presenta una barrera a fases líquidas, pero no al vapor. El calor separa el vapor de agua desde la salmuera, el que penetra la membrana hidrofóbica y posteriormente se condensa como agua [5].

Una de las ventajas de la tecnología destilación por membranas es que para funcionar no requiere de grandes cantidades de electricidad, sino que ocupa energía de baja temperatura para impulsar la desalación. Por tanto, se pueden utilizar fuentes de energía como energía de desecho, solar o geotérmico, lo que Fraunhofer Chile está intentando impulsar en Chile.

En un proyecto conjunto con Crystal Lagoons se utilizará calor residual de sistemas de aire acondicionado para desalinizar agua de mar con una planta de destilación por membranas. En otro proyecto, llamado Brine Mine, se utilizará la destilación por membranas para fluidos geotérmicos con una temperatura de 90 °C para producir agua y salmueras altamente concentradas, cuyos componentes se extraerán en una etapa adicional.

Los sistemas de desalinización solar ya han llegado a Chile. La desaladora más grande de Latinoamérica se encontrará en Copiapó. Basada en osmosis inversa con fotovoltaica fue aprobada por el Servicio de Evaluación Ambiental a finales de 2018. La planta proyecta una producción promedio de 1000 litros por segundo de agua desalada con el fin de suministrar a la gran minería. Para abastecerse de energía se contempla una planta fotovoltaica de 100 MW, utilizando más de 200 hectáreas. La inversión total es de US$ 490 millones y comenzará a construirse en 2019 [6].

Además, la desalación se puede combinar con plantas de Concentración Solar de Potencia produciendo electricidad y agua desalada mediante sistemas de co-generación. En estos, un sistema de desalación térmica se acopla a la salida de la turbina del ciclo de potencia de la planta Concentración Solar de Potencia. El diseño concreto de estos sistemas dependerá de la localización.

Otra tendencia que se ha observado en el último tiempo es el uso de tecnologías de desalación no solo a partir de agua de mar, sino también para el tratamiento de desechos en procesos industriales. De esta manera se puede obtener agua limpia, agregando valor a los residuos, lo que se enmarca en el concepto de economía circular. Como ejemplo se puede mencionar el proyecto ReWaCEM, financiado por la Unión Europea y coordinado por Fraunhofer ISE, en el cual se utiliza la MD para cerrar círculos en la industria metalúrgica, reduciendo la huella de agua en un 30 – 90 % [7].

En conclusión, la minería se encuentra ante un gran reto en el que la escasez de agua va a ser un factor absolutamente limitante  y donde la desalación puede jugar un papel muy importante, pero sin olvidar la necesidad de energía para la obtención de esta agua. Por tanto, para que la desalación confirme ser una alternativa viable, es fundamental contar con procesos innovadores, robustos y eficientes, mejorar la eficiencia energética e incorporar las energías renovables.

En el caso de Chile, las condiciones de radiación permiten apostar por la conexión entre la desalación y la energía solar, y tecnología disponible en el mercado, como la fotovoltaica con osmosis inversa, y las últimas innovaciones, como la destilación por membranas, podrían jugar un papel fundamental en la solución a este desafío.

  1. Abdenacer, P.K. and S. Nafila, Impact of temperature difference (water-solar collector) on solar-still global efficiency. Desalination, 2007. 209(1-3): p. 298-305.
  2. Ali, M.T., H.E. Fath, and P.R. Armstrong, A comprehensive techno-economical review of indirect solar desalination. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2011. 15(8): p. 4187-4199.
  3. Jones, E., et al., The state of desalination and brine production: A global outlook. Science of the Total Environment, 2018.
  4. Arafat, H.A., Desalination sustainability : a technical, socioeconomic, and environmental approach. 2017.
  5. Koschikowski, J., Entwicklung von energieautark arbeitenden Wasserentsalzungsanlagen auf Basis der Membrandestillation. 2011: Fraunhofer Verlag Freiburg, Germany.
  6. Página web: http://www.revistaei.cl/2018/10/09/desaladora-mas-grande-latinoamerica-iniciaria-construccion-2019-copiapo/#.
  7. Página web: www.rewacem.eu
mauro-valdes-alta-ley

El nuevo Roadmap 2.0 de Alta Ley y los desafíos que presenta

De Mauro Valdés, Presidente Ejecutivo Corporación Alta Ley

En sus ya cuatro años de funcionamiento, el programa Alta Ley ha logrado habilitar proyectos y programas de innovación colaborativa en minería por alrededor de US$120 millones. Entre ellos se encuentran programas como Expande, de innovación abierta en minería, Eleva, de formación técnica en minería, el programa de monitoreo de tranques de relave, dos Centros de Pilotaje, y varios más. Esto lo ha hecho principalmente a través del desarrollo del Roadmap u Hoja de Ruta de la Minería Chilena 2015 – 2035, que logró consensuar entre los distintos actores del ecosistema de innovación minero, públicos y privados, mineros, proveedores y academia, los principales desafíos de productividad, sustentabilidad y tecnología, dando señales de dichos desafíos a esos y otros actores interesados, de manera de gatillar la innovación, la colaboración, y también la inversión pública y privada asociada a los mismos.

El Roadmap original tiene núcleos traccionantes, asociados a las distintas etapas del proceso minero de cobre que agrupan problemáticas de distinta índole (operaciones y planificación minera, concentración de minerales, hidrometalurgia, relaves y fundición/refinería), y núcleos habilitadores (capital humano, proveedores e innovación y minería inteligente), que representan capacidades transversales a los núcleos traccionantes.

Los cambios en el contexto mundial, especialmente asociados a la revolución tecnológica, y la convicción de que la Hoja de Ruta debe ser un documento estable pero vivo, en el sentido que debe capturar los nuevos desafíos y contextos, nos llevaron a realizar una revisión y actualización del documento con el objetivo de facilitar el desarrollo de nuevos proyectos colaborativos de alto impacto, que apunten a generar una mayor productividad y sustentabilidad en la industria y continúen fortaleciendo y sofisticando el ecosistema de innovación de la minería chilena. Como fruto de este trabajo se incluyeron tres nuevos núcleos: nuevos usos del cobre, minería verde (baja en emisiones) y exploraciones, y se revisaron los desafíos y soluciones planteadas para cada núcleo traccionante, con el fin de evaluar su vigencia y, de ser necesario, incorporar nuevos desafíos o líneas I+D adicionales.

Tras las diferentes jornadas de trabajo, el equipo de expertos de distintos ámbitos definió un total de 16 soluciones a priorizar, desde dónde deberán ser seleccionados los desafíos más prioritarios para la industria. Nuestra tarea ahora está enfocada justamente en la selección de esos desafíos y la búsqueda de financiamiento para dar vida a esta nueva generación de proyectos de alto impacto. Entre ellos está especialmente el nuevo núcleo de Minería Verde, que apunta especialmente a una minería baja en emisiones y cuya bajada es ampliamente coincidente con el Instituto de Tecnologías Limpias que está en fase de licitación por CORFO. Por eso mismo creemos que tenemos mucho que aportar en esa licitación y será un importante foco de trabajo este año.

Asimismo, tenemos que asegurar el progreso de nuestro portafolio de proyectos y programas que están en ejecución, sobre todo de aquellos de más largo plazo; debemos continuar con nuestro trabajo de mantener viva la Hoja de Ruta de la Minería Chilena con actualizaciones periódicas, difundir los desafíos que enfrentamos como sector minero para empujar la innovación abierta, articular a los actores que puedan proponer soluciones a esos desafíos y supervisar los proyectos y programas que se desarrollen al amparo de ella, con objeto de fortalecer la productividad de la minería chilena, aumentar su producción, y por otro lado incrementar el número y sofisticación de los proveedores de bienes, servicios y tecnologías chilenas, e incrementar su internacionalización.

Evento “Diálogo Chileno-Alemán para la Minería Verde” da inicio a la nueva red Eco Mining Concepts

 

En el marco del evento de lanzamiento de Eco Mining Concepts, alrededor de 100 personas se reunieron el 22 de noviembre 2018 en Edificio Transoceánica a conocer la nueva iniciativa de CAMCHAL.

Destacados expertos chilenos y alemanes conversaron los principales desafíos de sostenibilidad en el sector minero chileno, proponiendo soluciones para la producción y el consumo más sostenible de recursos naturales.

El subsecretario de Minería, Pablo Terrazas, enfatizó que “la meta es que Chile sea pionero en materia de trazabilidad del cobre y otros minerales. La idea es que nos transformemos en el mediano plazo en líderes mundiales de producción de minerales verdes”.

En la misma instancia el vicepresidente de Asuntos Corporativos de Codelco, Patricio Chávez, declaró que “la minería enfrenta múltiples desafíos en distintas dimensiones y lo que nosotros necesitamos es ser mucho más eficiente en términos de productividad, en términos de costos y en términos de controlar y mitigar su impacto en el entorno, protegiendo el medio ambiente y la salud de las personas”.

Encuentre abajo las presentaciones y no dude en contactarnos para conocer más acerca del proyecto.