Nuevo proceso electroquímico basado en un factor adimensional: innovación en pos de una minería más inclusiva y más verde

Esta solución desarrollada por el investigador independiente Alejo Gallegos, Ingeniero Civil Metalúrgico y PhD en Ingeniería de Materiales, permitiría a la Pequeña Minería vender cátodos de Cobre, rentabilizando su gestión y disminuyendo significativamente su huella de carbono.

El nuevo proceso electroquímico basado en un factor adimensional desarrollado por el investigador independiente Alejo Gallegos es toda una revolución para la industria minera. Para los más entendidos, consiste en una nueva forma de operar electro-obtención de Cu+2, en condiciones de concentración, corriente y flujo hidráulico variables, permitiendo el tratamiento de soluciones de cobre hasta ahora inabordables. “Más específicamente, se propone operar electro-obtención manteniendo invariante un número adimensional denominado ǂ, que comprende las variables industriales citadas anteriormente y que es proporcional a la polarización catódica. En particular para la pequeña minería (PM) de óxidos, permite producir cátodos de Cu° mediante una nueva secuencia hidrometalúrgica simplificada de lixiviación seguida de electro-obtención con ǂ”, explica.

Quisimos conversar con Alejo para conocer más detalladamente esta solución y esto es lo que nos contó.

¿Cómo nace la idea de este proceso y cuánto demoró en gestarse?
El desarrollo tiene dos etapas: una realizada en CIMM y otra más reciente, que da lugar a la solicitud de patente.
La primera parte (termodinámica), fue desarrollada por el suscrito en CIMM, entre los años 1994 y 1998, con motivo de un estudio requerido por ENAMI-Ventanas cuyos objetivos específicos eran evitar la generación de arsina (gas de elevada peligrosidad) y extraer la mayor cantidad de Cu y As posibles en el circuito de Descobrización Total.

Esa primera etapa requirió estudio y contempló la experimentación, validación de la tesis, pilotaje, modelación, escalamiento, ingeniería básica y de detalle, revisión de planos, apoyo en construcción, puesta en marcha y capacitación del personal, quedando el nuevo proceso con control termodinámico implementado en el citado circuito de Ventanas (1998).

En ese momento redacté un escrito para presentar los resultados industriales en el Congreso de Tecnologías Limpias de Expomin. Años después, a principios del 2015, un asistente a esa presentación me visitó en Concepción, para consultarme si la técnica era utilizable para obtener cátodos de Cu°, a lo que respondí que para ese uso era muy lento e ineficiente.

Estaba acompañado de un pequeño minero y me explicaron que era necesario hacerlo eficiente para extraer sólo Cu, pues la PM estaba en crisis, vendiendo mineral oxidado a poderes compradores cada vez más lejanos; acepté el desafío y me entregaron una carpeta con el estado del arte: así empezó.

No llegamos a acuerdo de dinero, por lo que el estudio fue realizado ad-honorem, en compromiso personal con la problemática de la PM, por solucionar una problemática social. De esta forma, el estudio y sus resultados son el fruto de un trabajo ininterrumpido, desde enero del 2015 a noviembre del 2017, casi tres años.

Después de mucha tenacidad, recién el 2017 se develaron relaciones entre las variables termodinámicas y cinéticas, apareciendo la necesidad de considerar el diseño de las celdas, lo que permitió llegar a definir el adimensional ǂ y la solución propuesta en la solicitud de patente.

¿Quiénes están detrás de este trabajo?
La primera etapa contó con el apoyo del director de CIMM de la época, Rodrigo Quintana, además de contar con todo el equipamiento y empuje de esa magna institución; la propuesta contó, además, con la recepción de Enami Ventanas, donde José Luis Figueroa y César Olmos (hoy UVM) fueron clave.

La segunda parte (2015 a 2018) también fue desarrollada por el suscrito, haciendo uso de instrumental y equipos de laboratorio comprados para el efecto.

Implementé un pequeño laboratorio al fondo de mi negocio de bicicletas, donde trabajaba en ratos libres, las tardes y/o los fines de semana. En esta etapa me apoyó Daniel Navarro (ing. Electrónico).

¿Cuál es el estado actual del proyecto?
La técnica está en escalamiento para su uso en recuperación de cátodos de Cu° (TRL4); en su uso para recuperar Cu y As, se tiene la experiencia exitosa de Ventanas, que se puede considerar un caso singular de la técnica (TRL9).

Se redactó un escrito para Hydroprocess 2021 que fue revisado y muy bien recibido por mis pares. En él se describe gráficamente la secuencia cognitiva que da lugar a descubrir el adimensional ǂ.

Como “noticias en desarrollo” hay conversaciones para realizar el escalamiento con una empresa de mediana minería y también la posibilidad de realizar un ensayo, utilizando la nueva técnica con mineral de un pequeño minero de Cabildo y en el Liceo Minero de Cabildo, lo que sería maravilloso.

¿A quiénes está dirigido? Describir el potencial mercado
Desde su génesis, el desarrollo está orientado a solucionar un problema de la PM que produce mineral lixiviable; esto sin perjuicio de usos potenciales en tratamiento de drenajes ácidos, reemplazo de plantas de extracción por solventes y otros.

El volumen del mercado potencial (PM) está definido en el Anuario Minero que confecciona anualmente el Sernageomin, el que en la tabla 23 de su última versión, indica que la PM produce 25.453 Ton/año de Cu como minerales de lixiviación, por lo que podría producir más de 20.000 Ton/año de Cu catódico, dependiendo de la eficiencia de lixiviación.

¿Cuál es el aporte o beneficios de este proceso para la industria?
Utilizando el proceso propuesto, la PM vendería cátodos de pureza mayor a 98%, con costos de transporte menores e ingresos que aumentan significativamente. Se eliminan gran parte de los motivos que hacen precario el funcionamiento de este segmento productivo.

Como efectos secundarios, y no menos importantes destacaría:
– Se profesionaliza la PM, pues deben integrar chancado, lixiviación y electro-obtención.
– La huella de carbono disminuye más de un 90% por efecto del transporte.
– Se revalorizan los yacimientos lejanos, por disminución de costos de transporte.
– Se revalorizan los yacimientos de baja ley.
– Se hacen tratables los descartes de baja ley y minerales mixtos, abundantes en la PM; desde hace años se “florean” los yacimientos por los elevados costos de transporte.
– La vida útil de los yacimientos aumenta, pues se terminan los descartes de mineral.
– Pueden optar a otros poderes compradores, ahora de Cu° metálico.
– Permite el uso de ERNC: el consumo pico con el nuevo proceso en PM no supera los 25 KVA, lo que la hace “solarizable”.
– Permite la movilidad de las plantas de tratamiento, por su tamaño y peso.

¿Por qué para la industria es un valor contar con este proceso?
El conocimiento no es patentable, por lo que se observa como valor inmediato, el aporte que tiene usar ese nuevo conocimiento en operaciones existentes. Se flexibiliza operar la electro-obtención: hoy, cuesta alcanzar 40 gpl de Cu+2 y se hace muy difícil tener flujos iguales en un banco de muchas celdas; aquí es donde operar las instalaciones existentes en forma tolerante a cambios de concentración, de flujo y de potencia del rectificador toma valor, pues permite asegurar la calidad catódica, mediante compensaciones regidas por el adimensional ǂ. Incluir electrónica y control automático tiene costo marginal respecto de asegurar calidad, adecuarse en tiempo real a imprevistos y ampliar capacidades.

Por otro lado, descubrir ǂ y sus estadios operacionales, permite observar que existe la posibilidad de operar el nuevo proceso sobre soluciones muy diluídas y contaminadas, incluso con presencia de iones generadores de gases peligrosos, tales como As, Sb y Bi. Lo anterior permite soñar con una secuencia lixiviación – nuevo proceso que, mediante instalar celdas de electro-obtención en la recirculación de refino, haga una “emboscada” al Cu+2, obteniendo cátodos a refinación: otra hidrometalurgia.

Y respecto del concepto de Minería Verde, si se entiende como la actividad que toma como referencia los ciclos naturales de las especies, el uso del nuevo proceso permite soñar con el abordaje de la hidrometalurgia sobre sulfuros primarios desde una perspectiva de minería verde, con elementos que espero estudiar y por ahora, reservaré.