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.