La Dra. Carla Duarte está diseñando un proceso para abordar el problema de la alta concentración de iones de estos elementos en el agua de mar, lo que resta eficiencia al proceso de flotación.
El proceso además podría generar carbonato de calcio y estruvita con valor comercial.
Aplicar un proceso químico y otro biológico, mediante microorganismos, para remover calcio y magnesio del agua de mar que se usa en operaciones mineras, es lo que busca la Dra. Carla Duarte, investigadora asociada del Advanced Mining Technology Center (AMTC) de la Universidad de Chile y una de las ganadoras del concurso 2022 para financiar proyectos semilla dirigidos por investigadoras.
La Dra. Duarte es ingeniera civil industrial con mención en bioprocesos, con un magíster en biotecnología y un doctorado también en bioprocesos, todos títulos obtenidos en la Universidad de La Frontera. Su proyecto aborda el problema que causa la gran concentración de iones de cobre y molibdeno presente en las aguas de operaciones mineras que utilizan agua de mar para el proceso de flotación de cobre-molibdeno. Específicamente, los iones Ca2+ y Mg2+ pueden llegar, respectivamente, a 0,41 y 1,28 gramos por litro de agua. “Estos iones han generado una disminución en los rendimientos del cobre en flotación, y, por consecuencia, mayor consumo de reactivos, agua y energía en el reprocesamiento del mineral. El calcio y el magnesio son iones frecuentes en la composición del agua de mar, sin embargo, debido al consumo creciente de agua de mar en la industria minera y a la práctica de recirculación del agua dentro de la faena, la concentración de estos metales en las aguas de operación ha aumentado a niveles que perjudican la operación principal de flotación del cobre”, explica la investigadora. De hecho, la proyección de uso de agua de mar va desde 5,1 metros cúbicos por segundo en 2022 a 10,0 en 2031.
La solución que plantea es un proceso de bioprecipitación llamado MICP, que consiste en utilizar el metabolismo de microorganismos capaces de generar iones carbonato para así precipitar carbonato de calcio, para lograr la remoción de este metal desde las aguas de operación de una faena minera que consuma agua de mar de manera directa. Adicionalmente, se aplica un segundo proceso, en este caso de precipitación química, para remover el magnesio. Estos procesos, señala la Dra. Duarte, pueden además generar subproductos aprovechables comercialmente: “En el proceso de bioprecipitación se lograría recuperar el calcio en forma de carbonato de calcio, el cual se podría comercializar en la industria de producción de cal, la cual es un insumo clave para la industria minera. En el caso de la precipitación química, esta se utilizaría para producir fosfato de magnesio-amonio, cuyo nombre mineral es estruvita, el cual se podría comercializar como un fertilizante en la industria agrícola”.
No obstante, los beneficios directos de los procesos que el proyecto plantea irían más allá de mejorar los rendimientos de flotación y de aprovechar para la venta el carbonato de calcio y la estruvita. “La aplicación de estas tecnologías siguiendo el sentido de una economía circular, beneficia los entornos de la operación minera al disminuir el consumo de agua y energía en reprocesos”, complementa la investigadora.
El proyecto actualmente se encuentra en fase de pruebas de laboratorio, donde se han logrado remociones de calcio por sobre el 90% y remociones de magnesio cercanas al 60%. Se está trabajando en mejorar los rendimientos de la remoción de magnesio y, en una segunda fase del proyecto, se pretende montar un reactor a nivel piloto de 20 litros para comenzar el escalamiento de la tecnología, con miras a avanzar hasta lograr su aplicación industrial.
