¿Pueden los avances tecnológicos conseguir una minería más limpia?

En marzo, el presidente de Estados Unidos, Joe Biden, ordenó que se destinaran más recursos federales a la extracción de metales y minerales esenciales para las baterías de los vehículos eléctricos (VE), como níquel, cobalto, grafito y litio. La directiva presidencial puso de manifiesto una de las realidades más controvertidas en el centro de la transición energética verde: para pasar de las sucias fuentes de energía fósiles a las renovables sin carbono y a los vehículos eléctricos, necesitamos más minería, un negocio históricamente muy contaminante.

La minería consiste en extraer el mineral del suelo, transportarlo a las plantas de procesamiento, triturarlo, separar y refinar los metales, y luego eliminar los residuos. La tierra es despojada para dar paso a las minas y a la infraestructura circundante, lo que a menudo utiliza cantidades considerables de energía y agua, produce contaminación atmosférica y genera residuos peligrosos.

Pero un conjunto de tecnologías emergentes, desde la inteligencia artificial hasta la captura de carbono, podría hacer que la extracción de los llamados minerales y metales críticos necesarios para esta transición energética sea más sostenible que en la actualidad. Dado que se espera que la demanda de estos materiales aumente a medida que el mundo se aleje de los combustibles fósiles y adopte la energía solar, la eólica y los vehículos eléctricos, tanto el gobierno de Estados Unidos como el sector privado están cada vez más interesados en introducir nuevas tecnologías en el mercado, y con rapidez. En un reciente informe sobre el refuerzo de las cadenas de suministro en Estados Unidos para la transición a la energía limpia, el Departamento de Energía (DOE) destacó la importancia del apoyo federal a los métodos de extracción de minerales críticos "ambientalmente sostenibles y de nueva generación".

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Douglas Hollett, asesor especial del DOE en materia de minerales y materiales críticos, dice que esto refleja la opinión de la agencia de que la extracción de minerales críticos no puede consistir simplemente en una cuestión de buscar los recursos que necesitamos y excavarlos.

"La idea es: vamos a encontrarlo; vamos a ser más eficaces en ello; y vamos a terminar con los menores impactos previstos en toda la cadena de valor, ya que lo miramos todo, desde la fase de exploración hasta la extracción, el procesamiento, y luego el final de la vida", cuando los productos en los que se utilizan los materiales minados ya no funcionan, dice Hollett.

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Datos mineros

Mucho antes de que se construya una mina, se envía a los geólogos al campo para que perforen el suelo y busquen valiosos depósitos de mineral. La exploración suele ser la fase menos perjudicial para el medio ambiente de la minería, pero aún se puede mejorar. Un pequeño pero creciente número de empresas emergentes de exploración minera creen que pueden hacerlo mediante la extracción de datos.

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Entre ellas se encuentra KoBold Metals, que utiliza sofisticadas herramientas de ciencia de datos e inteligencia artificial para buscar evidencias de grandes depósitos de metales para baterías analizando una gran cantidad de datos públicos e históricos, así como en los datos que la empresa recoge durante los programas de campo guiados por la IA. Con el respaldo de Breakthrough Energy Ventures, de Bill Gates, KoBold pretende multiplicar por 20 las tasas de descubrimiento en comparación con los esfuerzos tradicionales de exploración sobre el terreno, reduciendo la cantidad de terreno que hay que remover para encontrar nuevos yacimientos.

Holly Bridgwater, geóloga de exploración de la empresa australiana de innovación geocientífica Unearthed, considera que el objetivo de KoBold es "alcanzable", dado el escaso índice de aciertos del sector minero: en la actualidad, los geólogos calculan que menos de uno de cada 100 yacimientos que se exploran con fines mineros llega a convertirse en una mina.

KoBold está realizando este verano un trabajo de campo en varios lugares de Canadá y Zambia donde ha encontrado indicios de yacimientos de níquel y cobalto. Pero el director de tecnología, Josh Goldman, dice que la empresa está a "dos años o más" de decidir si vale la pena explotar alguno de ellos. Si puede utilizar la IA para descubrir minerales bien escondidos pero de especial calidad, eso podría reducir los impactos posteriores de la minería, dice Goldman.

"Si se encuentran recursos de baja calidad, hay que minar una gran cantidad de material más" para extraer el metal, dice Goldman. "Eso significa que hay una gran cantidad de residuos adicionales. Encontrar los recursos de alta calidad es fundamental".

Energía renovable

El descubrimiento de minerales de mayor calidad podría reducir el impacto de la minería, pero cualquier proceso minero tradicional seguirá teniendo importantes efectos medioambientales, sobre todo en el clima. El transporte, la trituración y el procesamiento de la roca consumen mucha energía; el sector minero representa el 6% de la demanda mundial de energía y el 22% de las emisiones industriales globales. Aunque muchas empresas mineras han empezado a comprar electricidad renovable y algunas están experimentando con medios de transporte alternativos, como camiones impulsados por hidrógeno, el sector sigue dependiendo en gran medida de los combustibles fósiles para alimentar su maquinaria pesada y sus instalaciones de alto consumo energético.

Al menos para un mineral fundamental, el litio, puede haber un camino más limpio. Utilizado como portador de energía en las baterías que alimentan todo tipo de aparatos, desde los teléfonos inteligentes hasta los vehículos eléctricos, la demanda mundial de litio podría multiplicarse por más de 40 de aquí a 2040 si el mundo pasa rápidamente de los vehículos de gas a los eléctricos.

Durante décadas, los investigadores han explorado la posibilidad de extraer litio de las salmueras geotérmicas, es decir, aguas calientes y ricas en minerales que algunas centrales geotérmicas sacan a la superficie desde las profundidades de la Tierra para producir energía. La idea, según Michael Whittaker, investigador del Centro de Investigación e Innovación de Recursos de Litio del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del DOE, es alimentar todo el proceso de extracción de litio con energía geotérmica libre de carbono. La extracción de litio de las salmueras geotérmicas también tiene el potencial de utilizar mucha menos agua que los enormes estanques de evaporación al aire libre que se utilizan para concentrar el litio de las aguas ricas en minerales más superficiales que acechan bajo los salares de Argentina y Chile.

Hay que superar grandes obstáculos antes de poder obtener grandes cantidades de litio mediante el proceso geotérmico. Whittaker afirma que el contenido de litio de las salmueras geotérmicas es "relativamente bajo" en comparación con sus homólogas sudamericanas. En las salmueras geotérmicas, otros elementos, como el sodio y el potasio, suelen estar presentes en concentraciones mucho más altas que el litio, lo que interfiere en su extracción. En la actualidad, dice Whittaker, los operadores de las plantas geotérmicas llevan la salmuera caliente a la superficie e inyectan la salmuera gastada de vuelta al subsuelo mucho más rápido de lo que se puede extraer el litio, lo que significa que no son capaces de obtener tanto valor del proceso como podrían.

A pesar de las dificultades técnicas y los contratiempos comerciales, el DOE y los socios del sector privado ven un método geotérmico prometedor. Estimaciones aproximadas basadas en mediciones de la química y el volumen de la salmuera sugieren que una enorme cantidad de litio se esconde bajo un lago hipersalino del sur de California conocido como el Mar de Salton.

"Se mire como se mire, hay una gran cantidad de litio [bajo el Mar de Salton] que podría abastecer la demanda estadounidense de baterías para vehículos eléctricos durante el resto de la década", afirma Whittaker. "Y probablemente muchas décadas después".

Residuos mineros

Algunos investigadores y empresarios creen que los recursos necesarios para la transición energética pueden encontrarse en los residuos de las minas envejecidas y abandonadas.

Entre ellos se encuentra Nth Cycle, una empresa emergente que ha desarrollado una tecnología para extraer metales para baterías, como el cobalto, el níquel y el manganeso, de los residuos de las minas, los minerales de baja calidad y la tecnología al final de su vida útil, incluidas las baterías de los vehículos eléctricos. Su tecnología principal, denominada "electro extracción", no utiliza ninguno de los productos químicos agresivos ni los hornos de alto calor que suelen encontrarse en las operaciones de minería y reciclaje, sino únicamente electricidad, que puede proceder de fuentes renovables. Los metales se extraen de forma selectiva de la roca triturada y licuada haciendo pasar los residuos de la mina por una serie de filtros electrificados a base de carbono que su fundadora y directora general, Megan O'Connor, compara con los gigantescos filtros de agua Brita.

O'Connor, que optimizó el proceso de extracción de metales mientras completaba su doctorado y antes de fundar Nth Cycle en 2017, dice que los sistemas de filtración de 27 metros cuadrados de la compañía pueden transportarse a los sitios mineros. Allí, según los datos de la empresa, pueden escurrir hasta el 95% de los metales restantes del material considerado como residuo. La empresa, que recaudó 12,5 millones de dólares (12 millones de euros) en una ronda de financiación en febrero de 2022, tiene previsto anunciar sus primeros clientes mineros a finales de este año.

Durante casi una década, el DOE ha estado investigando si los elementos de las tierras raras, un grupo de elementos metálicos químicamente reactivos que se utilizan en las turbinas eólicas en alta mar, los motores de los vehículos eléctricos y los semiconductores, pueden extraerse de los residuos de las minas de carbón, como las cenizas de carbón. En febrero, el departamento anunció sus planes de poner en marcha una instalación de extracción y separación de 140 millones de dólares (134 millones de euros) para demostrar la idea a escala comercial. Hollett calificó el proyecto de oportunidad "apasionante" para comprobar si los cientos de vertederos de carbón que necesitan ser limpiados también pueden aportar algo de valor.

"Tanto si se trata de una laguna de cenizas heredada como de una situación de drenaje ácido de mina obstinadamente persistente, va en la dirección de poder abordar los recursos de los materiales heredados existentes", dice Hollett. "Pero aquí también hay un tema de remediación".

Descarbonización profunda

Después de que los mineros hayan extraído todo lo valioso de las rocas, los residuos, a menudo tóxicos, llamados estériles, suelen enterrarse in situ. Pero si la operación minera se realizó en ciertos tipos de rocas -las llamadas rocas ultramáficas, que tienen un alto contenido de magnesio y una alta alcalinidad- esos residuos tienen el potencial de absorber el carbono del aire.

"Lo que ocurre en los relaves mineros ultramáficos en los que trabajamos es que consumen el CO₂ de la atmósfera y lo ponen en forma de mineral sólido", dice Greg Dipple, profesor de geología de la Universidad de la Columbia Británica en Canadá. "Son la forma más duradera y permanente de almacenamiento de carbono".

Las investigaciones de Dipple han demostrado que los residuos mineros ultramáficos pueden secuestrar decenas de miles de toneladas de CO₂ al año por sí solos. Pero afirma que ese proceso puede multiplicarse por tres o cuatro con algunas intervenciones relativamente sencillas y de bajo coste, como la agitación de los residuos para exponer la roca fresca al aire y la adición o eliminación de agua de estos residuos pulverulentos. Junto con el uso de energía renovable y vehículos eléctricos o de hidrógeno, Dipple cree que esta forma de captura de carbono tiene el potencial de hacer que ciertas minas sean carbono-negativas, es decir, que extraigan más CO₂ del aire del que producen.

En 2021, Dipple y varios colegas fundaron Carbin Minerals, una start-up destinada a comercializar su tecnología. Carbin Minerals, que se centra en asociarse con mineros de níquel que trabajan en rocas ultramáficas, está negociando actualmente acuerdos de asociación con múltiples minas. En abril, la start-up fue nombrada una de las 15 ganadoras del concurso XPRIZE de eliminación de carbono de Elon Musk. Todos los equipos ganadores tenían que demostrar una vía para que su tecnología extrajera miles de millones de toneladas de CO₂ del aire. Dipple afirma que el premio de un millón de dólares que ha recibido Carbin Minerals ayudará a acelerar la investigación en fase inicial para utilizar su tecnología en una gama más amplia de rocas.

"Junto con el crecimiento previsto de la cadena de suministro necesaria para los metales críticos y de las baterías, ese es el camino para que esta técnica funcione potencialmente a una escala de miles de millones de toneladas al año", dice Dipple. 

"Todo lo sostenibles que podamos ser"

Aunque las nuevas tecnologías ofrecen la esperanza de que las minas del futuro puedan ser más sostenibles desde el punto de vista medioambiental, aún faltan años para que se apliquen a gran escala comercial, si es que eso es posible. Y los enfoques de minería más limpios son sólo una pieza del rompecabezas: también tenemos que hacer un trabajo mucho mejor en el reciclaje de los metales de los paneles solares muertos, las baterías de los vehículos eléctricos y otras tecnologías para reducir la necesidad de la futura minería. Por último, se necesitan leyes y reglamentos más estrictos para garantizar que, cuando se amplíe la minería para satisfacer la creciente demanda de metales, se haga con el consentimiento de las comunidades locales y de manera que beneficie directamente a esas comunidades.

Aunque el impacto de la minería nunca será nulo, Bridgwater afirma que el sector puede hacerlo mucho mejor, y tiene la responsabilidad de intentarlo.

"Fundamentalmente, la minería consiste en extraer materiales", dice Bridgwater. "Siempre se va a necesitar energía para hacerlo; siempre va a haber alguna forma de huella. Nuestro objetivo debe ser 'tan sostenible como sea posible'".