Tal es el caso de las tierras raras, un conjunto de elementos químicos que se encuentran en baja concentración en la Tierra y que tienen propiedades características poco usuales. Uno de los ejemplos es el niobio que, a pesar de tener poca concentración en la corteza terrestre, cuenta con propiedades magnéticas que son mucho más fuertes que el hierro, explicó el doctor Pedro Galleguillos, director Científico de Cicitem.

La amplia demanda de las tierras raras llevó a que en 2018 se determinaran 35 elementos críticos que incluyen metales, metaloides, sales minerales y el cobalto. Chile fue productor de este último, un elemento metálico que tiene varios usos por sus características, especialmente en la electromovilidad porque forma parte de las baterías de litio, y que también brinda mayor dureza al acero en las aleaciones utilizadas en armamentos y fabricación de jets.

En línea con lo anterior, Galleguillos explicó que “en los relaves hay cobalto; por ejemplo, existen concentradoras de cobre que registran hierro en sus relaves con cobalto asociado a él. También puede estar en nuestros minerales de cobre, se encuentra principalmente como sulfuro de cobalto. Deberíamos hacer mayor investigación en esta materia, en la regulación de los metales de los relaves, porque ahí también es posible encontrar mayores componentes, como hierro, cobre e incluso cobalto y molibdeno”.

Según detallaron desde la AIA, el principal productor de cobalto en el mundo es El Congo, con más del 70% de la producción mundial en 2019 y donde hay depósitos específicos de cobaltita, seguido de Australia. En tanto, Cuba es el principal país de Latinoamérica en compartir esta clasificación, con 2,5% de la cuota mundial el mismo año, cuando ostentó las terceras mayores reservas a nivel mundial.

Actualmente, científicos se encuentran realizando estudios para realizar procesos sustentables y de bajo costo, al momento de explotar estos atributos con los que cuenta el territorio chileno, con procesos que impliquen la utilización de hidrógeno verde para la producción de metales.

Respecto a esto, el director Científico de Cicitem aseveró que “la gran ventaja que nosotros tenemos en la región, al utilizar el hidrógeno para hacer estos procesos reductivos, es que todos nuestros productos irían con sello verde y, por ejemplo, el hierro verde tiene otro valor que el hierro que se vende al sur de Chile”.

Ello -agregó- en una apuesta por desarrollar procesos más limpios y para metales sin huella de carbono, aportando a la sustentabilidad ambiental de la mano de las tierras raras.

Exponor

Andrea Moreno, gerente de Exponor, sostuvo que “para una industria más sostenible, con tecnologías y energías limpias, acompañada de la electromovilidad, una excelente opción pueden ser las tierras raras tanto para expositores nacionales como extranjeros, pues es un complemento en la Región de Antofagasta, epicentro minero y energético donde se desarrolla Exponor. Por ello, queremos promover a la región como un polo destacado para la concreción de negocios mineros e industriales, aprovechando sus bondades geográficas y los estudios que ayudan a que los procesos industriales sean sustentables”.

Esto y más se puede encontrar en el mercado chileno y antofagastino, en el que Exponor juega un rol importante al funcionar como punto de reunión de la industria minera y energética, donde las compañías mineras, empresas nacionales y extranjeras buscan innovaciones tecnológicas para los desafíos que hoy presenta el rubro. Una de estas opciones son los elementos que componen las tierras raras, por sus características únicas a la hora de hablar de tecnología y sustentabilidad, posicionando a Chile como un negocio seguro para invertir, aseguraron desde la AIA.

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Chile, a través de la Política Nacional de Hidrógeno Verde, busca posicionarse como un referente en este mercado, y múltiples iniciativas han surgido para seguir ese camino.

Es así como la agencia de innovación Quintil Valley, a través del Programa de Difusión Tecnológica «Hidrógeno Verde, una oportunidad para la región de Antofagasta”, realizará la primera Master Class del año para introducir este tema a quienes quieran conocer más sobre su potencial, con el apoyo del Comité Corfo Antofagasta.

“Dadas las condiciones del país en la generación de energías renovables Chile, y principalmente la Región de Antofagasta, es muy atractivo para invertir en la producción de Hidrógeno Verde”, explica el gerente general de Quintil Valley, Walter Rosenthal.

“Es un sector que podría generar cerca de 100 mil empleos para fines de esta década, pero aún existe mucho desconocimiento en torno a qué es y cómo se produce este combustible”, añadió.

Este encuentro se desarrollará este 28 de julio de forma online previa inscripción, y contará con la participación de Lindley Maxwell, investigador principal de Energía en Cicitem; Iván Tapia, jefe de Proyectos CEIM; y Barbara Silva, directora de Research y políticas públicas de Endeavor Chile.

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«Fenómenos de este tipo nos afectan cada año, hemos visto en años anteriores cortes de caminos y carreteras, el aislamiento de comunidades o cortes de suministro de agua potable, por lo que deberíamos prepararnos para estas eventualidades», explicó la doctora Carolina Gamboa, investigadora en Recursos Hídricos Continentales del Centro Científico Tecnológico de la Región de Antofagasta (Cicitem).

Explicó también que estas condiciones meteorológicas podrían verse incrementadas por el «fenómeno de La Niña», que influencia considerablemente el clima en muchas partes del mundo, incluyendo, para este año, un aumento de la temperatura ambiental en las zonas costeras.

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La iniciativa, que contó con un financiamiento de $450 millones, tuvo como principal objetivo, junto con la generación de nuevo y aplicable conocimiento, la formación de un equipo regional de científicos capaces de responder a los desafíos en el área, y convertir a la Región de Antofagasta en un referente mundial en este campo.

“Cumplimos con los objetivos, tanto científicos como académicos, pues se generaron 5 tesis doctorales y 19 de pregrado, logrando además importantes vínculos con universidades extranjeras, como la Universidad Técnica de Lappeenranta de Finlandia y la Universidad de Exeter en el Reino Unido, además hicimos seis eventos de difusión a la comunidad”, explicó el director del proyecto, Dr. Luis Cisternas, según consigna el comunicado de la Universidad de Antofagasta.

En lo estrictamente científico, el investigador destacó que el equipo de trabajo abordó el uso eficiente del agua de mar en la industria minera desde la captación hasta su aplicación “analizando los problemas, las oportunidades, las mejoras y modelamientos de los diferentes procesos. En total, hicimos 17 publicaciones científicas en revistas de alto impacto”, señaló.

Minería del cobre

Durante el lanzamiento del libro, participó como invitado especial el investigador nacional y académico de la Pontifica Universidad Católica de Chile, Gustavo Lagos, quien entregó a los presentes la conferencia denominada “La huella ambiental de la minería del cobre chilena, años 2000-2015”.

“Básicamente quise abordar la relación entre la caída de la ley del mineral y el uso del agua, la energía y la emisión de gases del efecto invernadero. Existen hoy dos enfoques claros en este aspecto, uno dice relación del cómo recuperamos agua y el otro como se ahorra el recurso. El camino que veo es que en el futuro, se podría alivianar la presión sobre las aguas continentales, pero falta mucho que avanzar aún”, señaló el invitado.

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Desde la Universidad de Antofagasta destacan que los investigadores del proyecto se reunieron en un seminario interno donde presentaron a sus pares y a algunos invitados externos, los progresos en el ámbito de sus respectivas líneas de estudio.

El director del proyecto, investigador UA-Cicitem, Luis Cisternas, señaló que “generamos una masa crítica regional de investigadores en el ámbito del uso industrial del agua de mar, establecimos colaboración con varios centros y universidades del mundo y generamos abundante conocimiento que podría ser utilizado o transferido a la industria. Junto con eso, hemos diseñado nuevas tecnologías para las plantas desaladoras, entre otros objetivos”.

Agregó que otros de los avances logrados es el uso de bacterias y de dióxido de carbono para remover algunos elementos del agua de mar, con el fin de utilizarla en los diferentes procesos industriales y mineros.

En el marco de este proyecto se realizaron 12 publicaciones científicas, 20 presentaciones en congresos nacionales e internacionales, 5 seminarios y en noviembre se editará un libro con los principales resultados.

Ponencias

Durante la jornada, se presentaron los trabajos “Biomineralización aplicada en el pre-tratamiento del agua de mar para usos industriales” de la Dra. Mariella Rivas, “Biopurificación” de la Dr. Yanett Leyton, “Remoción de calcio y magnesio con CO2” del Dr. Arturo Reyes,  “Flotación por aire disuelto” del doctor Antonio Garcia  y “Diseño conceptual de procesos” que presentó la académica Edelmira Gálvez,

Por su parte, el Dr. Gustavo Lara presentó su ponencia denominada “CFD para diseño de equipos”, mientras que Luis Moreno expuso “Lixiviación de caliche con salmueras de osmosis inversa” y “Modelación de propiedades y equilibrio químico” presentó el Dr. José Valderrrama.

El proyecto anillo “Agua de Mar Atacama” fue financiado por la Comisión Nacional Científica y Tecnológica, CONICYT, con recursos que ascienden a los $450 millones. Las instituciones que participan son Universidad de Antofagasta, Universidad Católica del Norte, Cicitem y CIT.

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Precisamente generar una tecnología para remediar esa situación es el objetivo de un proyecto Fondef adjudicado por científicos de Cicitem y que recibió un financiamiento por $149 millones, en un plazo de 24 meses de ejecución.

“Desarrollo de una tecnología anti-incrustante utilizando un campo magnético estático para el control del biofouling en tuberías utilizadas en el transporte de agua de mar para uso industrial” se denomina el proyecto, cuyo director es el doctor de Cicitem, Manuel Zapata Arcos, participando además la Universidad de Antofagasta y la empresa Socoter.

Se debe destacar que la UA aporta también con $17 millones en recursos valorizados.

“Si llevamos a buen puerto el desarrollo de esta tecnología, podrá ser utilizada en todos los procesos industriales que requieren el transporte de agua, como termoeléctricas, desaladoras o plantas de tratamiento de aguas servidas, por ser una metodología que no utiliza sustancias que impactan al medio ambiente”, indicó el científico de Cicitem.

Tecnología

Para el desarrollo de esta tecnología, el equipo de científicos cuenta con el apoyo de una empresa pyme, como es Socoter Ltda, quienes fabrican y comercializan el tipo de imanes que sirven para la prevención de los anti-incrustantes.

“Sin embargo, la idea es hacer sinergia y optimizar el uso de este tipo de tecnología determinando las etapas de aplicación, tiempo de aplicación y el efecto en el microfouling, entre otros aspectos”, sostuvo el doctor Manuel Zapata.

Desde el Centro precisan que el daño que producen los microorganismos en estas tuberías, es ocasionado tanto en la zona de captación como en el interior de ellas, de eso hecho surge la importancia de esta investigación científico aplicada.

Con el avance de la investigación, el equipo de científicos espera ampliar además las redes de colaboración tanto con el sector privado como con el público, sumando además a otras universidades y centros de estudios, tanto nacionales como internacionales relacionados con este campo de acción.

Equipo

El equipo de trabajo está integrado además del Dr. Manuel Zapata Arcos, por la Dra. Mariella Rivas (Cicitem), y por el Ingeniero Juan Morales y el biotecnólogo Alejandro Maureira de la Universidad de Antofagasta.  También se considera la participación de dos técnicos, así como de estudiantes tesistas de pre grado.

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De las 13 iniciativas, uno corresponde a un investigador asociado y 12 a investigadores pertenecientes en un 100% al centro.  Lo anterior,  representa una taza de productividad de 1.5 proyectos presentados por cada uno de estos últimos. Los recursos solicitados suman $3.379 millones a fuentes como el Programa Regional de Conicyt, FIC-R, Fondef, Fondecyt y la Comisión Europea, destacan desde el centro.

Los proyectos abarcan áreas desde la creación de un sistema para detectar presencia de metales pesados en seres humanos, eficiencia energética para PyMEs mineras, sustentabilidad minera, acuicultura sustentable y biomodificadores para procesos de flotación, entre otros.

“Todas estas iniciativas científicas tendrían un gran impacto en la Región de Antofagasta, entregando conocimientos científicos aplicables y muy valorizados tanto a la pequeña y mediana minería, como también a la gran minería, pymes proveedoras de la minería, medioambiente y la salud de las personas”, expresó el doctor Luis Antonio Rojas, director de Cicitem.

Agregó que con estos proyectos también se contribuye a la diversificación de la actividad económica regional como la acuicultura.

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Proyectos

“Sustainable Mining Cooperation” (Comisión Europea) Dr. Luis Antonio Rojas

“Use of humic acid to removal of heavy metals of contaminated desertic soils” (FONDECYT) Dr. Arturo Reyes

“Halotolerance and osmotolerance mechanisms in acidophilic microorganisms inhabiting a marine maning polluted environment” (FONDECYT) Dr. Pedro Galleguillos

“Microbial diversity al the limits of live in the nitrate deposits in northern Chile” (FONDECYT) Dra. Lorena Escudero.

“Estudio tecnológico e implementación de eficiencia energética para PyMEs mineras y proveedoras de la Región de Antofagasta” (CONICYT) Dr. Luis Antonio Rojas

“Biomodificadores para procesos de flotación de sulfuros de cobre” (FONDEF) Dr. Pedro Galleguillos

“Valoración de compuestos bioactivos presentes en microalgas para su uso como nutraceútico/fármaco en la prevención de la enfermedad de Alzheimer” (FONDEF) Dra. Mariella Rivas

“Desarrollo de una tecnología anti-incrustante utilizando un campo magnético estático para el control del biofouling en tuberías utilizadas en el transporte de agua de mar para uso industrial” (FONDEF) Dr. Manuel Zapata.

“Mejoramiento del proceso de cementación para pequeños mineros de la Segunda Región” (FIC-R) Dr. Marcelo Montenegro

“Laboratorio piloto de lixiviación en columnas para apoyo de pymes y liceos técnicos” (FIC-R) Dra. María Elisa Taboada

“Recuperación del recursos acuícola choro zapato a escala piloto en la Región de Antofagasta” (FIC-R) Dr. Manuel Zapata.

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Los resultados fueron consignados en una publicación incluida en la revista científica Hydrometallurgy.

Proyecto Anillo

El equipo de científicos que trabajó en esta investigación, en el marco del proyecto Anillo, está compuesto por el director de la iniciativa, Luis Cisternas, acompañado por los investigadores Javier I. Ordóñez, Luis Moreno y Jorge González. El estudio comenzó a desarrollarse en 2014 y cuenta con un financiamiento que alcanzó los $450 millones.

Alcances

El director del proyecto, doctor Luis Cisternas Arapio, quien además se desempeña como investigador de Cicitem, se refiere a los alcances de esta investigación, en esta entrevista realizada por la Universidad de Antofagasta.

¿En qué consistió el principal experimento que realizaron dentro de esta investigación?

El experimento consistió en la lixiviación de caliche usando salmueras de una planta de osmosis inversa como agente lixiviante, para lo cual columnas fueron regadas en continuo durante 22 días. Se midieron las recuperaciones de las especies de valor de este mineral, como son el nitrato y yodo. Junto con ello se compararon los resultados con el agua de mar (cuyo desempeño ya fue validado anteriormente).

Los valores logrados muestran que las extracciones son altas para estas especies y completamente comparables al uso de otros lixiviantes.

¿Los resultados obtenidos podrían ser aplicados por alguna empresa en el mediano plazo?

La investigación se hizo cargo de la creciente demanda por recursos hídricos sustentables por parte de la industria minera, por lo tanto, los resultados pueden ser aplicables. No obstante, para que la propuesta sea implementada a mediano plazo se requieren estudios de carácter económico que validen -desde otro punto de vista la idea de conducir las salmueras desde la línea de costa (donde se ubican las desaladoras) hasta las operaciones mineras.

¿Qué implicancias tendrían estos resultados en la protección del medio ambiente marino costero?

Uno de los pilares que esta investigación fue dar un uso a estas salmueras y evitar su eliminación al mar. Esto último porque la elevada salinidad de las salmueras y de las sustancias químicas empleadas en el proceso de desalinización, poseen efectos negativos sobre el ecosistema marino, produciendo desequilibrios bióticos.

¿Qué características específicas tiene esa agua de descarte “recuperada” que la hace útil para ese proceso minero específico?

Las aguas de descarte o salmueras poseen una elevada concentración de sales, el doble que el agua de mar. Esta condición no es limitante para la lixiviación de caliche puesto que pese a su composición, aún es capaz de disolver especies altamente solubles de este mineral, como el nitrato y el yodo.

Actualmente, en la industria de explotación del caliche se emplean soluciones aún más concentradas como lixiviantes intermedios, por lo tanto, estas salmueras revisten una alternativa completamente factible.

¿Esa agua recuperada serviría sólo para lixiviar caliche?

Por el momento sólo se ha validado el uso de las salmueras para la lixiviación de caliche. No obstante, dadas las características de esta solución, pudiera extenderse a otros minerales previo estudio. Para todo caso, la dualidad geográfica, es decir que la ubicación de las desaladoras y las de las faenas mineras tengan una relativa cercanía es un requisito, puesto que los costos asociados al transporte pudieran ser significativos si es que las faenas mineras se encuentran a gran altura.

¿Qué otros estudios asociados a esta investigación deberían realizarse?

Como demostramos que es posible lixiviar caliche con salmueras de osmosis inversa, los siguientes estudios debieran ir en la línea de validar técnica-económicamente la propuesta. Otras configuraciones pudieran ser también posibles, por ejemplo, combinar la necesidad de agua desalada de una empresa minera con el uso de salmueras por parte de otra. En todos los casos, la factibilidad económica debiera contemplar todo los aspectos del proceso y transporte.

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La actividad contó con la participación especial del experto de la Universidad Federal de Río Grande del Sur de Brasil, Jorge Rubio.

El doctor Cisternas sostuvo que el objetivo del seminario y de la presencia de Jorge Rubio, fue vislumbrar la posibilidad de usar esta tecnología en el tratamiento del agua de mar que pueda ser utilizada en los procesos mineros. “Si bien las nano y micro burbujas ya son utilizadas en diferentes sectores industriales, nosotros queremos investigar su aplicación en un área nueva y muy importante para esta zona, como es el agua de mar en minería”, explicó.

Actualmente las nano y micro burbujas son utilizadas en tratamiento de aguas servidas industriales y domiciliarias, así como en aquellas contaminadas con aceites y otros productos químicos. “Buscamos remover del agua de mar sólo los elementos precisos que puedan afectar el proceso minero, causando así un menor impacto ambiental y disminuyendo el uso de energía”, señaló el doctor Luis Cisternas.

Potencial

Jorge Rubio es además profesor e investigador del área de minas y medio ambiente, de eso surge su inquietud por utilizar esta tecnología desarrollada en un principio en Australia, en esos sectores tan importantes de la Región de Antofagasta. “Tenemos un gran y muy estimulante trabajo que realizar, desde medir el tamaño de las nano y micro burbujas, hasta ver su comportamiento en diferentes ambientes físicos y químicos”, explicó.

Una de las principales características de estas burbujas es que a diferencias de las tradicionales, permanecen mucho más tiempo haciendo su trabajo de “limpieza” en las aguas tratadas. Su uso actual lo podemos encontrar, por ejemplo, en la administración de fármacos a las personas, pues aumentar la velocidad de absorción de los compuestos.

El proyecto Anillos de Investigación “Atacama Seawater: Process Integration for Energy and Water Saving”, es una iniciativa desarrollada por Cicitem, las universidad de Antofagasta y Católica del Norte y CIT, entre otras instituciones nacionales e internacionales.

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Se trata de elementos flotantes especiales construidos con material altamente resistente al sol y a las condiciones climáticas adversas del Desierto de Atacama, los cuales, una vez instalados sobre las piscinas de las faenas mineras, disminuyen hasta en un 80% las pérdidas hídricas por evaporación.

La directora del proyecto, doctora María Elisa Taboada, explicó que el proceso para llegar a la patente fue largo, pues el Instituto Nacional de Propiedad Intelectual sigue un proceso que incluye peritos internos y externos antes de otorgar el documento.

“Nosotros solicitamos esta patente en septiembre de 2011y hoy tenemos la confirmación de la adjudicación. Esto nos llena de orgullo, pues es un trabajo realizado por científicos regionales pertenecientes a la Universidad de Antofagasta, Universidad Católica del Norte y Cicitem, apoyados por Corfo y la minera Xstrata Cooper, hoy Glencore”, manifestó.

La investigadora aclara que si bien la patente es un paso fundamental, el desarrollo de la idea no termina en eso. “Hoy tenemos varios interesados en ampliar la investigación; por ejemplo, junto a Energías UA queremos estudiar la incorporación de celdas fotovoltaicas sobre los elementos, para generar energía eléctrica”, adelantó.

Perspectivas

La tecnología creada por el grupo de científicos permite medir la evaporación de las piscinas e incluye un kit de objetos flotantes construidos especialmente con el material que evita que se sigan produciendo pérdidas del recurso hídrico. “Ahora nuestro camino es vender la patente o seguir mejorando y ampliando los resultados para generar otras aplicaciones, como podría ser el caso de la energía solar”, analizó Taboada.

Si bien el trabajo se pensó para la industria minera, la doctora comentó que se han contactado con ellos empresarios del sector agrícola que también estarían interesados en usar la tecnología, “pues también se podría utilizar para cubrir depósitos de agua de regadío”.

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