Por: José N. De Piérola C.
Conforme se desarrollan las operaciones mineras en el mundo y con el paso del tiempo la riqueza de mineralización (ore grade) va decreciendo lo que implica un movimiento y procesamiento de mayores volúmenes de materiales de roca para obtener la misma cantidad de material procesado o refinado; consecuentemente como parte de este proceso, se va incrementando el consumo de agua, energía y otros insumos para la producción; Por tanto es necesario y obligatorio como tendencia reducir el consumo unitario e.i. m3/tn-ore ó cátodos así como Kwh/tn-ore ó Kwh/tn-cátodo.
Fuente: Ref. N 3
Dado el escenario que hoy con un proceso de calentamiento global, fuente del cambio climático; la reducción de emisiones GEI o descarbonización y la transformación de la matriz energética son una necesidad urgente y en ese sentido existen compromisos de varias corporaciones mineras, parte de ICMM hacia el 2050.
La transformación energética global requiere de una mayor producción de cobre (Cu) y de Litio (Li), es decir más agua y más energía para este esfuerzo. Esto significa que la industria minera necesita optimizar los procesos en cuanto el uso intensivo de estos dos componentes , en el caso del agua una línea de acción se orienta a la búsqueda de una fuente ilimitada, esto es la desalinización o uso de agua de mar como opción y otra línea va hacia el reuso del agua fresca tomada de fuentes naturales o aguas tratadas provenientes de otros sectores e.i. saneamiento y agricultura; estas líneas de acción deberían ser complementadas con abordar a detalle el tema de efluente cero. Un factor muy importante que considerar, en el caso de agua fresca de fuentes naturales, es el incremento de la incertidumbre asociada al cambio Climático para obtener un volumen o caudal necesario estable.
Se estima que la demanda global de Cu podría llegar a los 40 Millones de toneladas al año 2050 (ver Ref. N. 1 y 2) y eso implicaría aproximadamente el uso de hasta 5,116 MM3/año, es decir 162.4 m3/s., utilizando ratios promedio nacionales como referencia e.i. 127.9 m3/tn de Cu. Mantener la actual ratio de consumo unitario (m3/tn de Cu) implicará una acción drástica para aumentar disponibilidad de agua y energía, lo que obligará a una introducir reducción del consumo de agua en todo el proceso: extracción, molienda, lixiviación, flotación y mejora sustantiva en la recuperación de agua de los relaves, campamentos, mina, etc. Si incorporamos la necesidad de disminuir la ratio frente a mayor tonelaje de material Ore, se requiere de un cambio tecnológico. Para controlar los valores de demanda de agua y energía.
En Chile el promedio nacional de uso de agua fresca o continental en concentradora se halla en 0.35 m3/ton de ore y en 0.55 m3/ton de ore si se considera el agua de mar (Ref.5). En nuestro país estamos entre 0.35 y 0.75 m3/ton de ore, necesitamos trabajar este tema en conjunto para alcanzar metas de corto y mediano plazo a nivel nacional.
En el país tenemos cuencas que durante el periodo de lluvias generan escorrentía y que no se utiliza ni en minería ni en agricultura o uso poblacional, eso implica la necesidad de desarrollar sistemas de regulación y/o recarga de acuíferos por cuenca, ojo no uno o dos embalses sino un sistema integrado. Con la producción minera actual en el país estaríamos usando en el orden de 272.5 MM3/año según ANA (2015) cifra a ser confirmada.
Ref. N. 1 y 2
Fuente: Six new large mines need to come online annually by 2050 to meet global copper demand – study. Mining.com mayo 2024.
El papel de la innovación
El escenario descrito líneas arriba nos lleva a necesidad de tomar la innovación tecnológica y de gestión como uno de los elementos centrales de la sostenibilidad para el proceso minero en los próximos años -desde la perspectiva del agua y energía- incorporando elementos que nos permitan reducir el consumo de agua fresca y fortaleciendo la reutilización en el proceso localizado e.i. mina, planta flotación-lixiviación, TSF, fundición y refinación y campamentos. La incorporación de agua desalinizada o agua de mar debe ser una opción por trabajar en detalle desde la perspectiva de riesgo (agua segura), impacto al medio ambiente (control de efluentes), eficiencia energética (reducción de consumo kwh/m3) y uso de fuentes alternativas de energía.
La última charla del año del jueves minero del IIMP (12 de dic) que ofreció el Ing. Rafael Estrada Gerente de TI y control de procesos de Antamina, muestra como hemos avanzado en el país en el tema de automatización y control. Las empresas de gran minería vienen implementando Machine Learning (ML) e Inteligencia Artificial (IA) para optimizar su proceso de producción en planta concentradora alimentando las acciones de decisión con información producto del accionar en operación/ campo; Esto hará que el proceso se vaya retroalimentando para distintos escenarios de alimentación de material (ore) en características y cantidad. Las reflexiones de Tamiko Hasegawa, Gerente de gestión de sostenibilidad e innovación en Angloamerican Quellaveco sobre la necesidad de capacitar personal con conocimiento y actitud que permita obtener el máximo beneficio de las herramientas innovadoras nos muestran la necesidad de no solo trabajar en el aspecto tecnológico (hardware-software) sino también en lo humano de forma tal que el proceso de innovación sea parte de la cultura del trabajo en el día a día en planta, mina, TSF y en general en los procesos.
El sector minero tiene los recursos económicos para financiar un proceso sostenible en este aspecto y el recurso humano calificado; lo importante es el convencimiento tanto de los tomadores de decisión como del personal que labora directamente en el proceso, esto es funcionario de control y supervisión, así como técnicos y obreros de planta que la innovación es necesaria y urgente junto a la necesidad de cumplir los planes de producción y de mantenimiento.
La innovación y la gestión del agua en los procesos
En el Perumin 35 (2022) el Hub de innovación minera planteo hasta 3 retos interesantes para avanzar en el tema de innovación de la gestión de recursos hídricos:
¿Cómo facilitar la optimización del uso de agua y su reutilización en operaciones mineras?
¿Cómo promover una gestión integrada y participativa de recursos hídricos?
¿Cómo hacer más eficientes los procesos de regulación generando valor compartido entre la empresa minera y el Estado?
Luego nos propone Pamela Antonioli, Gerenta del Hub hasta 5 practicas esenciales para avanzar en el tema alineándose en los objetivos de ESG: 1. Tratamiento de aguas residuales, 2. Uso de tecnologías innovadoras, 3. Alianzas estratégicas con entidades públicas y privadas, 4. Conciencia comunitaria sobre el uso del agua, y 5. Enfoque integral de cuenca. En el tiempo transcurrido la idea es preguntarnos, cuanto hemos avanzado como sector con relación a estos 03 retos planteados y a la propuesta del Hub. Lo cierto es que quedan un conjunto de temas que requieren atención para mover la rueda del cambio, las cuales se pueden resumir como:
Uso del agua de drenaje y de contacto en mina para el riego tecnificado de accesos y plataformas,
- Control sostenido de particulado de polvo en el área de molienda y depósito de escombros con nebulización controlada y automatizada,
- Dosificación de la relación agua fresca-recuperada en área de flotación con relación a las características del material y adherentes, espumantes y estabilizadores,
- Análisis del ciclo de vida del agua fresca en el proceso de flotación con recirculación y su impacto en la recuperación del Cu-Mb,
- Las características físico-químicas del agua recuperada para el manejo de material fino y grueso en el relave,
- Control automatizado del flujo de riego/filtración en el pad de lixiviación y en relación con la granulometría del material para optimizar la recuperación,
- Sistemas de lixiviación con agua de mar sin tratar en función del material sea esta calcopirita o borlina-covelina, u otros.
- Obtención de Cu-Mb a partir de lodos de aguas recuperadas de rebose en espesadores o de filtrado de relaves,
- Control en línea del contenido y granulometría de solidos en relaves para optimizar el uso de agua en planta.
- Control en línea de la cantidad y calidad del agua destinada a mina, planta, campamentos, TSF (Tailing Storage Facilities) ó DSF (Dry Stack Facilities) y efluentes considerando sistemas redundantes.
- Modelos de optimización integrados del sistema: reservas de fuentes de agua, uso en operaciones (demandas) , recuperación (reuso) y disposición.
Los proceso mencionados sin ser limitativos son una referencia de lo que tenemos que trabajar en el tema de gestión de agua dentro de las operaciones; sin embargo visto el tema desde la perspectiva de cuenca (waterstewarship) existen otros retos a trabajar en el entorno o territorio de influencia minera que deben ser vistos desde la perspectiva de sostenibilidad y seguridad de las operaciones, esto es: el uso adecuado, sostenido y racional del agua tanto en el sector agricultura-ganadería como en el de saneamiento.
Incorporando riego tecnificado en agricultura o pastos sea por aspersión o goteo con monitoreo de humedad de suelos, control de horas de riego, dosificación de fertilizantes, control de la cantidad de agua, etc. se reduce el consumo respecto del uso tradicional por gravedad, esto es desde 1.0 ó 0.8 L/sa a 0.3 ó 0.25 L/s/ha lo que permite ampliar el área de riego con la misma cantidad de agua disponible; acá también es fundamental convencer al usuario que este proceso es necesario, beneficioso y urgente, eso sí, requiere de mayor dedicación e inversión, pero es urgente para compartir el recurso agua como un bien de la cuenca hidrográfica en función de la productividad de la unidad económica cuenca. Este cambio de sistema de riego requerirá de tiempo, soporte social y acción permanente, pero debe acompañarse de un cambio tecnológico adecuado al proceso productivo e.i. siembra, control fitosanitario, cosecha, almacenamiento y de comercialización para alcanzar los niveles de rentabilidad y por tanto sostenibilidad. Una magnifica opción es desarrollar cultivos de exportación tipo gourmet (papa nativa, maca, orégano, granada, granadilla, etc.) mediante una cadena de suministro bien elaborada y sostenible.
No podemos desarrollar una gestión del agua en las operaciones mineras en él “estate of the art” mediante innovación y dejar o permitirnos el uso del agua en el entorno con niveles de eficiencia y productividad rudimentarios. Eso no es sostenibilidad.
Referencias
- The life cycle of water used in flotation: a review. Yubiao Li, Shaobing Xie, Mining, Metallurgy & exploration 34 ,385-397, 2019.
- ICSG Directory of Copper mines, smelters and refineries, August 2024
- Technological assessments on recent fine and coarse particle flotation systems developments. Ahmad Hassanzadeh ab, Mehdi Safari. Minerals Engineering vol 180, April 2022.
- La importancia del agua en la minería del Cobre en el país. José N. De Piérola C. Colegio de Ingenieros del Peru. Conferencia. Marzo 22 2024.
- Anuario de estadísticas del Cobre y otros minerales.2004-2023. Comisión Chilena del Cobre, 2024.