Minería Cuántica

Cuando se habla de producción minera, se suele asociar con alguno de los dos procesos convencionales utilizados para extraer y recuperar los metales desde las rocas: la pirometalurgia, que lo hace básicamente aplicando calor e incluye fases como la fundición, o la hidrometalurgia, que opera con soluciones acuosas y tiene a la lixiviación como etapa distintiva.

¿Qué haría si le presentan una alternativa diferente que le permita obtener metales con mayor valor agregado, con un menor costo de producción y gastando menos agua y energía?

Eso es justamente lo que propone una innovadora tecnología en que está trabajando Eduardo Patiño, ingeniero metalúrgico con reconocida experiencia en el desarrollo de soluciones que han logrado optimizar la producción de metales como cobre, plomo, zinc, oro y titanio.

El investigador indica que la innovación está orientada a procesar minerales provenientes de yacimientos, pero su mayor impacto puede estar en la recuperación de metales desde residuos mineros e industriales o en etapas intermedias, como concentrados, ripios, relaves o escorias. "Una de las ventajas de la tecnología es que puede identificar y obtener múltiples metales contenidos en esos materiales. Nuestro gran desafío ahora está centrado en definir una nueva minería a través de las escorias -considerado un material exótico- y desechos en general, que tienen tanto o más contenido de cobre que un relave y además tienen la ventaja de haber absorbido muchos otros metales que son menores en cantidad, pero son muy superiores en precio. Algunos ejemplos son el vanadio, iridio, renio, entre otros elementos que son muy importantes para la industria tecnológica y aeroespacial", plantea el socio cofundador de la empresa tecnológica Onetiq Research que, desde Chile, gesta una nueva forma de hacer minería basada en la física cuántica.

Transformación Cuántica + Lavado

En términos generales, el proceso se basa en la manipulación de las estructuras electrónicas de un material para transformarlo a una condición más favorable para extraer los metales contenidos en él, los cuales se recuperan luego en forma soluble a través de una fase de simple lavado.

"Las propiedades de los materiales están relacionados con la estructura colectiva de los electrones que componen su estructura. Estas propiedades pueden cambiar sólo manipulando sus configuraciones electrónicas y para eso se explota la propiedad que los electrones poseen, un mecanismo de transporte físico mucho más simple que los iones utilizados en la lixiviación. Cambiar las propiedades de un material mediante este método es lo que Onetiq denomina Transformación Cuántica", explica Patiño.

El especialista agrega que, dependiendo del nivel de manipulación electrónica, la transformación del material puede alcanzar un alto grado y a la vez exponer muchos metales para ser extraídos simultáneamente.

El siguiente paso es lavar el material transformado y obtener una solución, desde la cual se puede recuperar cobre y todos los metales o elementos químicos que han sido tratados con la Transformación Cuántica. Para separar los metales de los diferentes tipos de material, se desarrolla la ingeniería de un proceso que considera las particularidades de cada uno. El proceso finaliza con una etapa de purificación que es totalmente distinta a las convencionales.

Las diferentes investigaciones que Onetiq ha desarrollado, muestran que la tasa de recuperación de mineral a través del proceso completo (transformación + lavado) supera el 80%, y se logra en períodos muy cortos.

El ingeniero metalúrgico comenta que actualmente han evaluado alrededor de 50 muestras entre minerales y desechos, de variado origen de Latinoamérica. La idea es seguir haciéndolo con el objetivo de demostrar la universalidad del concepto y además construir un algoritmo de inteligencia artificial que permita evaluaciones futuras. "Estamos trabajando con minerales arsenicales, escorias de fundición y minerales de titanio, donde normalmente se aplican métodos deficientes de lixiviación y tecnologías de flotación y fundición muy costosas. Desde el punto de vista de la universalidad del método, se han evaluado mezclas de diferentes materiales (por ejemplo, mineral con ripio, mineral con escoria) con excelentes resultados. Nuestro enfoque estratégico apunta a salir de esas dos líneas clásicas y proponer una tercera línea que optimice la productividad desde el punto de vista económico y financiero y la haga más sustentable", acota.

Ventajas y Beneficios

Eduardo Patiño destaca que este proceso tiene ventajas y beneficios muy relevantes, como los siguientes:

• Permite ahorrar un volumen importante de agua, ya que el lavado se diseña en función del nivel de concentración que se desea de cada uno de los metales a extraer. Agrega que en el caso de los materiales residuales finos como los relaves se pueden utilizar hidrociclones y equipos de alta eficiencia.
• Es posible usar agua de mar directamente, sin necesidad de desalarla.
• Requiere menos espacio, ya que el proceso se puede desarrollar en una planta muy compacta y polimetálica con un adecuado manejo de los flujos aguas abajo.
• Permite generar metales con valor agregado para responder mejor a los requerimientos del mercado. El ingeniero metalúrgico indica que la manipulación de los electrones permitiría transformar los elementos químicos y obtener materiales con diferentes formas y mejores propiedades. "Así, por ejemplo, se podría obtener cobre bidimensional (cobreno) que tendría niveles más altos de conductividad y otras nuevas propiedades, lo que será mejor cotizado y valorado en el mercado", grafica.
• Necesita menos energía. Patiño asegura que el gasto de energía del proceso Onetiq es mucho menor que el requerido en las líneas convencionales de pirometalurgia (flotación y fundición) e hidrometalurgia (lixiviación y electroobtención).
• Menor costo de producción. "Nuestros costos de producción son alrededor de un 30% respecto a los costos operativos de una lixiviación convencional", destaca el especialista. Esto se debe entre otras razones a que los procesos son más simples y de ciclos muy cortos. A modo de ejemplo, indica que el material se chanca solo una vez para obtener material de 1 pulgada en promedio, con lo cual ya es posible avanzar hacia la etapa de inyección de electrones.
• Puede contribuir a mejorar la gestión de residuos mineros como escorias, ripios de lixiviación y relaves, así como optimizar la planificación de los yacimientos.

Aplicación y Proyecciones

Patiño comenta que ya tienen un acuerdo con una compañía minera de la región de Atacama para comenzar a aplicar la tecnología a los ripios de lixiviación y relaves de flotación. Asimismo, han concretado un convenio con una empresa extranjera para procesar sus escorias polimetálicas.

Agrega que como el proceso se desarrolla en base a una transformación hacia una materia soluble, sus alternativas de uso son bien amplias.

Una opción que ya está investigando es obtener oro encapsulado en minerales arsenicales, como la arsenopirita, mediante un método menos contaminante que los actuales. "Con la inyección de ciertos electrones se podría solubilizar el oro, sin necesidad de cambiar toda la estructura de la arsenopirita y liberando muy poca cantidad de arsénico que se puede tratar en forma de escorodita, para lo cual existen técnicas probadas", plantea.

Otra línea de trabajo apunta a ocupar este proceso tecnológico para la producción de hierro. "La idea es transformar la hematita, que en estos momentos no es procesable, para sacar hierro en solución y obtener cátodos o sales de alto contenido de hierro que puedan ir directamente a las acerías, sin necesidad de pasar por altos hornos u otros procesos", señala.

Añade que pretenden reunirse con diferentes actores locales y globales para hacer evaluaciones sobre sus depósitos de desechos, ya sean relaves, escoriales u otros que estén cuantificados para ver en cuáles convendría aplicar la tecnología para desarrollar posibles operaciones que generen una revalorización del recurso.

En ese contexto, el especialista indica que trabajar con desechos industriales, como las escorias, resulta menos riesgoso porque sus depósitos están claramente identificados y son fácilmente cuantificables. Este hecho está siendo aprovechado por Onetiq, como base para el desarrollo de la minería espacial, entendiendo que los minerales contenidos en los meteoritos u otras cortezas planetarias, proceden de una formación más exótica que el de la tierra.

Eduardo Patiño recalca que esta tecnología es aplicable a toda escala, pero advierte que en la práctica es mucho más difícil incorporarla en la gran minería porque las empresas de ese sector trabajan con protocolos y normas que muchas veces dificultan la innovación. "Quizás podría haber un acercamiento con proyectos nuevos en que aún no se define el proceso a utilizar, pero pensar en cambiar procesos que ya están funcionando con millones de toneladas parece mucho más complejo", plantea.

Patiño comenta que el desarrollo de esta nueva línea de producción minera implicaría también un cambio en el perfil de los profesionales y técnicos requeridos para las faenas, por lo que planean acercarse a las universidades para explicar el proceso y ver opciones de adaptar la formación académica.

Sobre ese escenario, concluye: "El gran desafío que tenemos por delante es hacer entender a la industria que pueden existir procesos nuevos que, apoyados en la segunda revolución cuántica, pueden ofrecer mejores soluciones que las alternativas convencionales".

Artículo publicado en InduAmbiente 163 (marzo-abril 2020), páginas 24 a 26.