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OCHO PROYECTOS CIENTÍFICOS DEL AMTC SE ADJUDICARON CONCURSOS FONDECYT 2022

jueves 13 enero 2022

Un diseño de semiconductores para hacer más eficiente la generación de hidrógeno verde, nuevos materiales para la recuperación de agua desde drenajes ácidos de minas, la predicción de la erosión del suelo ante eventos de lluvias intensas y un mejor conocimiento del subsuelo del norte de Chile a través de herramientas sismológicas son algunos de los temas de los proyectos de seis investigadores del AMTC que recibirán financiamiento gracias a la adjudicación de concursos Fondecyt impulsados por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo. De los ocho proyectos, dos corresponden al concurso Fondecyt Regular; tres, al concurso Fondecyt de Iniciación y los restantes tres, al concurso Fondecyt de Posdoctorado.

Proyectos Fondecyt Regular

Un sistema de membranas con nanomateriales para recuperar agua desde drenaje ácido de minas, el desecho acuoso más dañino y químicamente complejo de los producidos por la industria minera, es lo que propone la Dra. Andreina García, quien es además académica del Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de Chile. Con el proyecto “Nuevas membranas nanocompuestas fototermales para destilación con membranas impulsadas por energía solar para la recuperación de agua desde drenaje ácido de minas”, la investigadora pretende mejorar la eficiencia de dichas membranas y promover su funcionalidad usando energía renovable como la luz solar.

“La destilacíón por membranas es una tecnología que usa una membrana hidrofóbica microporosa y diferencias de presión de vapor para cumplir su función. Necesita una cantidad mínima de electricidad y el calor que requiere a menudo es brindado por el sol. Sin embargo, las membranas tienen problemas de eficiencia por poca absorción solar y alta pérdida de calor. Lo que pretendo con este proyecto es crear semiconductores fototermales nanoestructurados (como óxido de cobre, dióxido de estaño y Fe3O4) para modificar las membranas que se usan para recuperar el agua y concentrar ácido sulfúrico y metales (como iones de hierro, aluminio, cobre y zinc) desde los drenajes ácidos de mina. Estas nanoestructuras podrían tener alta eficiencia en la conversión fototermal mediante el control de la absorción de la luz”, explica la Dra. García.

Andreina García
La Dra. Andreina García.

Por su parte, el Dr. Germán Aguilar dirige el proyecto Data and physically consistent characterization of coastal changes via machine learning techniques: human-induced changes on near-shore sediment system in an arid rocky coast, el cual contará con la participación del centro de investigación INRIA-Chile. El proyecto apunta a mejorar la comprensión de cómo las costas rocosas cambian en el tiempo por la acción de la erosión y, especialmente, por intervención humana. “El objetivo principal de esta investigación es desarrollar un modelo numérico mediante técnicas de aprendizaje de máquina, una herramienta de inteligencia artificial, que permita visualizar y entender el rol de la dinámica interna de sedimentos y la distribución de la energía de las olas inducida por el suministro de sedimentos en las tasas de erosión marina y su variabilidad espacial y temporal, lo que determina el desarrollo y la evolución de las formas costeras y la dispersión de sedimentos en la costa”, detalla el investigador. Para el proyecto el estudio se centrará en la bahía de Chañaral, donde la actividad minera ha alterado de manera significativa el borde costero con la deposición de relaves provenientes de faenas históricas de los distritos de El Salvador y Potrerillos.

El Dr. Germán Aguilar.

Proyectos de iniciación

La doctora Pía Lois, quien es además académica del Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de Chile e investigadora honoraria del Centro JKMRC de Australia, dirige el proyecto “Caracterización del potencial de conminución de las rocas, a partir del entendimiento de las propiedades geológicas y geomecánicas a microescala”. El objetivo de esta investigación es desarrollar y validar una metodología que permita comprender el efecto de las propiedades mineralógicas y texturales de las partículas de rocas de diferentes tamaños, sobre las propiedades geomecánicas de estas. A partir de este proyecto, se pretende iniciar un laboratorio de investigación en el área que testee propiedades mecánicas de partículas con celdas de impactos (equipos aún no disponibles en Chile) y que tenga capacidad computacional para modelar los fenómenos de fragmentación de partículas de roca.

“Mi investigación e interés han estado enfocado en entender cómo ocurre el proceso de fractura de roca a escala centimétrica-micrométrica, relevante para los equipos de conminución desde un punto de vista más fundamental, y también entender las reacciones fisicoquímicas que ocurren dentro de los molinos. Para esto usamos información cuantitativa de la caracterización mineralógica y textural. Además, en vez de utilizar tests de conminución tradicionales, que posteriormente pueden ser enlazados a estos resultados,estudiamos la variabilidad de las propiedades mecánicas de las partículas de roca y la fractura. Estaré colaborando con investigadores australianos y espero reclutar estudiantes de posgrado de varias disciplinas para tener un buen equipo multidisciplinario que aporte a este proyecto”, comenta la investigadora.

La Dra. Pía Lois.

El Dr. Albert Cabré estará a cargo del proyecto “Integrating InSAR coherence change and geochemistry as proxies for soil erosion and fluvial sediment dispersion at local and regional scales in the Atacama Desert”. Dicho proyecto estudiará cómo las tormentas extremas erosionan el desierto de Atacama. Explica el investigador: “La erosión del suelo se identifica como un problema principal en un contexto de aridificación en curso. Sin embargo, la predicción del riesgo de erosión está muy limitada por la falta de un método que permita documentar la erosión a alta resolución en una gran escala espacial característica de los eventos de lluvia. En consecuencia, los modelos de erosión basados en eventos están poco restringidos y su extrapolación sigue siendo incierta”. Por ende, el proyecto pretende desarrollar un nuevo enfoque para predecir la erosión asociada a las tormentas de lluvia en el desierto de Atacama y probar una novedosa combinación de técnicas para descifrar la dispersión de los sedimentos durante los eventos extremos de lluvia. “Mi enfoque combina un uso innovador de imágenes de satélite de radar de apertura sintética (SAR) y muestreo geoquímico de sedimentos fluviales en cuencas afectadas por la minería. Los objetivos son calibrar un producto satelital que cartografíe la erosión a escala de una cuenca hidrográfica y evaluar la contribución relativa de una tormenta extrema en la dispersión de sedimentos contaminados en drenajes áridos. Los resultados de la investigación serán de gran utilidad en el monitoreo geoquímico de las cuencas áridas con minería en el norte de Chile para proponer mejores estrategias de mitigación del riesgo en el marco de las proyecciones de calentamiento climático global que prevé un mayor número de tormentas”, complementa el Dr. Cabré.

El Dr. Albert Cabré

Por su parte, el Dr. Enrique Jélvez, investigador del Laboratorio de Planificación Minera Delphos (perteneciente al AMTC y al Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de Chile), dirigirá el proyecto «Un enfoque integral del diseño de pushbacks en minería a cielo abierto». En este tipo de minería, el depósito de mineral se divide en unidades llamadas “pits anidados”, que deben cumplir con el requisito de maximizar el valor para la empresa minera por el tiempo de la explotación y con los criterios operacionales para su correcta implementación. Cuando dos o más unidades no cumplen con las condiciones operacionales, se unen en volúmenes (pushbacks) para que satisfagan esa exigencia y además sean rentables. Los pushbacks se definen manualmente, con mucho ensayo y error, y sobre ellos se fijan los programas de producción, por lo que son un componente crítico de la minería a cielo abierto. Lo que propone el Dr. Jélvez es desarrollar una metodología multidimensional para selección automática de pushbacks que integre en su formulación dimensiones de tiempo y valor monetario; aspectos operacionales (como por ejemplo ancho máximo y diseño de rampas); criterios de selección bien definidos, e incertidumbre geológica. El trabajo de investigación y desarrollo durará tres años.

El Dr. Enrique Jélvez

Proyectos de posdoctorado

El Dr. Felipe Santibáñez estará a cargo del proyecto “Integration of non-parametric Bayesian strategies and high dimensional hyperspectral data for the characterization of uncertainty and real time estimation of geometallurgical variables from samples of mining industrial processes”. La meta de esta iniciativa es desarrollar e implementar nuevas estrategias tecnológicas para la estimación de variables geometalúrgicas bajo condiciones industriales reales a partir de datos de imagen hiperespectral. Esto porque el método actual de estimación de dichas variables requiere análisis de laboratorio que son caros, lentos y destructivos. Más específicamente, se busca formular un nuevo algoritmo de segmentación para imágenes hiperespectrales de alta dimensión y proponer un nuevo enfoque para análisis espectral que use imágenes hiperespectrales multipixeles y técnicas de análisis estadístico.

El Dr. Felipe Santibáñez.

El proyecto “Diseño morfológico de semiconductores fototermales nanoestructurados para la producción de H2 verde mediante disociación fotocatalítica solar de agua” es lo que presenta la Dra. Maibelin Rosales, del grupo de investigación AMTC en agua y sustentabilidad. Ante la necesidad de reducir el uso de combustibles fósiles, a nivel mundial se presenta el hidrógeno (H2) como una alternativa de combustible limpio y la solución más sustentable del futuro, debido a la baja emisión de CO2 durante su combustión directa. Sin embargo, en la actualidad cerca del 95% de la producción comercial de hidrógeno proviene de un proceso que consume mucha energía, y que, irónicamente, va acompañado de la liberación de grandes cantidades de CO2. Por ende, el nuevo reto tecnológico de cara a la descarbonización del planeta es desarrollar rutas alternativas para la producción de hidrógeno verde cuya obtención no esté asociada con la emisión de CO2. Una de las alternativas que está adquiriendo cada vez más protagonismo para la generación de este combustible es la electrólisis del agua, la cual usa corriente eléctrica para disociar la molécula de H2O en hidrógeno y oxígeno. Sin embargo, el consumo de energía asociado con la electrólisis debe reducirse significativamente para que este proceso se vuelva competitivo a gran escala. Por ello existe la propuesta de realizar la disociación del agua empleando energía solar y fotocatalizadores, como alternativa a procesos fotovoltaicos o fotoelectroquímicos que requieren sistemas complejos para convertir la energía solar en electricidad. La propuesta de la Dra. Rosales es hacer fotocatalizadores más eficientes que los existentes en la actualidad mediante el diseño de sólidos semiconductores fototérmicos nanoestructurados con dióxido de estaño y óxido de cobre, con morfologías y dimensionalidades específicas que promuevan un efecto sinérgico fotocatalítico-fototérmico en la disociación fotocatalítica del H2O para generar H2 verde solar . Esta investigación sería de gran interés para nuestro país, dada la gran cantidad de radiación solar existente en la zona norte que podría hacer a Chile una nación competitiva en la generación de hidrógeno verde.

La Dra. Maibelin Rosales.

Finalmente, el Dr. Sergio León-Ríos dirigirá el proyecto “Caracterización sismotectónica del Norte de Chile: Una actualización extendida y en alta resolución del segmento de Taltal usando tomografía de sismos locales”, el cual buscará identificar las estructuras de primer orden que controlan la actividad sísmica interplaca y de corteza en dicha zona nortina. Esto tiene como objetivo ulterior una mayor comprensión del área, especialmente en la zona costera donde convergen la placa de Nazcay la placa de Sudamérica, lo que provoca terremotos de gran magnitud, y usar ese conocimiento en la planificación de mitigación de desastres por parte de las autoridades y la generación de políticas públicas. Este proyecto hará uso de redes de estaciones sísmicas que recogerán la información de los temblores que ocurren naturalmente entre Taltal y Chañaral,específicamente la velocidad con que las ondas P y S viajan por el suelo y cómo esa velocidad varía según los cuerpos minerales con que se van encontrando; esos datos se usarán luego para construir un catálogo sísmico del área y un modelo 3D del subsuelo. El tiempo total de ejecución del proyecto es de tres años.

El Dr. Sergio León-Ríos.