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¿CÓMO INCORPORAR LA ENERGÍA SOLAR A LOS PROCESOS MINEROS?

viernes 18 junio 2021

Ante la cada vez mayor necesidad mundial de contar con fuentes de energías renovables, no convencionales y amigables con el medioambiente, el Advanced Mining Technology Center definió en 2018 como uno de sus proyectos basales el trabajo en la llamada “minería solar”.

El objetivo principal del proyecto, dirigido por el Dr. Willy Kracht (quien es además académico del Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de Chile) es promover la integración de la energía solar en los procesos minero-metalúrgicos mediante propuestas, simulaciones y evaluación de alternativas, además de desarrollar tecnologías (estrategias de control y hardware) para dicha integración. Esto, en concordancia con la misión del AMTC de generar tecnologías que contribuyan a una minería responsable, en este caso, con el medioambiente.

El enfoque que el grupo de trabajo dirigido por el Dr. Kracht utiliza para ordenar la problemática es la contabilidad de las emisiones de CO2, en la que se definen tres alcances. El primero corresponde a las emisiones directas y propias de una faena minera; por ejemplo, el diésel que los camiones de la mina queman para desplazarse. El segundo son emisiones indirectas, asociadas a la energía que consume la minera. Un ejemplo de esto son las emisiones de la empresa que genera la electricidad que consume la minera, que al comprar esa energía se vuelve corresponsable por dichas emisiones. El tercer alcance corresponde a las emisiones asociadas con insumos (como las emisiones que se generaron al construir los camiones que la mina usa o la huella de carbono de un reactivo), las cuales se deberían imputar al cátodo de cobre que finalmente se produjo.

Para tener una idea de la importancia de este proyecto, según el Solar Energy Research Center (SERC), la minería chilena del cobre repartió en 2019 su consumo energético entre 51% de electricidad y 49% de combustibles, emitió en el mismo año un total de 17,045 kilotoneladas de gases de efecto invernadero (equivalentes a CO2), lo que representa el 15% de las emisiones a nivel nacional, y llegará a consumir en 2029 casi 32 TWh de electricidad.

El proyecto, hasta ahora, se ha concentrado en el segundo enfoque, específicamente en el reemplazo de energía eléctrica por aquella que provenga de fuentes renovables no convencionales, particularmente la solar. “Creemos que la solución más interesante es ver de qué manera uno adapta los procesos mineros a la disponibilidad de esta nueva fuente de energía, en lugar de esperar a que la industria energética haga el trabajo de avanzar hacia la carbono-neutralidad. El foco de la investigación no es solo de qué manera integro energías renovables no convencionales, sino que nos hacemos la pregunta de qué debería hacer el minero-metalurgista, el operador de la mina, para contribuir o acelerar la integración de energía solar”, explica el Dr. Kracht.

Esto implica ciertos desafíos, como por ejemplo el consumo continuo, día y noche, de energía eléctrica, la cual puede sufrir intermitencias si es de origen solar. “Almacenar energía eléctrica para usarla durante la noche es caro, se requieren baterías muy grandes. En lugar de eso, es mejor ver cómo acomodar la demanda de energía para que sea más alta en el día que en la noche. Y el resultado de eso puede ser un redimensionamiento de todos los componentes: baterías más pequeñas, lo que implica un menor costo de inversión proyectado. Pero hay una consecuencia, que es donde está la pregunta interesante para el sector minero: estaríamos haciendo gestión de demanda de energía, que es algo que no se hace hoy. Podríamos, por ejemplo, aumentar la producción de día y disminuirla de noche, pero eso significaría tener equipos con capacidad ociosa. Ahí está el desafío, que no es necesariamente técnico, sino que responde a un paradigma operacional”, detalla el investigador.

Lo que postula el grupo de investigación es que, si el sector minero se abre a un modelo de gestión de demanda de energía, diferente a operar al 100% de capacidad las 24 horas del día, la proporción de energía solar que se puede usar, respecto del total de lo utilizado por la mina, es mucho mayor. “El desafío más importante es romper el paradigma, lo que presenta más preguntas, como ¿qué se necesita para que se revise el paradigma de operar siempre a máxima capacidad? (…) Apuntamos a mostrar un abanico de posibilidades que dice que es posible y sensato soñar con procesos que tengan una altísima integración de energía solar”, expresa el Dr. Kracht.

Además de postular el cambio de paradigma operacional, se han hecho trabajos de uso directo de energía solar. Por ejemplo, se están evaluando los cambios en el consumo de energía en molienda si el mineral es preacondicionado con un golpe de calor solar. Primeras pruebas de laboratorio indican que a mayor temperatura de preparación del mineral, menor es el consumo de energía en molienda; están pendientes aún pruebas en terreno con energía solar real.

Este proyecto basal también está tocando temas como caracterización geometalúrgica e incluso inteligencia artificial (para, por ejemplo, predecir un consumo futuro de energía) y ha iniciado colaboraciones con el Centro de Energía, el Departamento de Energía Eléctrica (ambos de la Universidad de Chile), el SERC, la Universidad de Concepción y la Queen’s University de Canadá, además de un proyecto REDES, a través de SERC, con el centro de Energía de la Universidad de Adelaida, Australia.