BHP construye una planta desalinizadora tecnológicamente avanzada cerca del puerto de Coloso, que entregará agua a la mina Escondida en Chile.
Investigando tendencias actuales y emergentes en proyectos de desalinización minera en Chile
Por Jim Spenceley
El Desarrollo sustentable seguirá siendo una fuerza creciente dentro de la industria minera, especialmente mientras presiones a nivel mundial impulsan al demanda por los metales y los minerales que proporciona la industria minera. El agua es un componente crítico en las operaciones mineras, y la efectiva gestión hídrica hace tiempo es un tema central para las mineras, por cuanto ellas trabajan en mejorar la eficiencia del agua y reducir los impacto medioambientales.
Pero el mundo tiene una cantidad finita de agua dulce, y bajo una presión que se intensifica a partir del incremento de la industrialización, de la urbanización, una creciente población mundial, y el cambio climático, se espera que los riesgos asociados con el agua aumenten proporcionalmente. No es un secreto que las demandas en pugna relacionadas con los recursos hídricos pueden crear inseguridades si no son abordadas y manejadas apropiadamente.
Reconociendo la necesidad crítica de abordar el tema del suministro mundial de agua, Naciones Unidas ha declarado la década del 2018 al 2020 como una Década Internacional para la Acción en “Agua para Desarrollo Sustentable,” y ha publicado metas concomitantes de desarrollo sustentable (SDGs) que enfatizan el desarrollo sustentable y la gestión integrada de los recursos hídricos.
El Consejo Internacional de Minería y Metales (ICMM) ha establecido 10 Principios que sirven de referencia contra los SDFs de UN y ofrecen un marco de mejor-práctica para el desarrollo sustentable en el sector minero y metálico. Las empresas que integran el ICMM están comprometidas con estos 10 Principios y son alentadas a informar transparentemente su desempeño que tenga que ver con agua, energía, y su gestión social y medioambiental.
Por ejemplo, Anglo American ha dicho que “en definitiva aspira a un futuro donde hayamos creado minas que no usen agua y que sean neutras en cuanto a emisiones de carbono,” en tanto que Rio Tinto ha avanzado hacia enforcarse en objetivos de uso de agua en faenas específicas para satisfacer necesidades y condiciones locales. BHP está dando pasos para reducir la extracción de agua dulce en un 15% para el año fiscal 2022 y priorizar la gestión integrada del recurso hídrico para el año fiscal 2030. South32 está adoptando un enfoque holístico centrado en promover un mayor uso del agua, una gestión efectiva de captura y una mayor seguridad hídrica — y al hacer esto, ha reducido sus aporte total de agua en el año fiscal 2019 en un 6% y ha mejorado su eficiencia hídrica en un 3%.
Como un importante consumidor mundial de agua, a la industria minera le toca jugar un papel importante cuando se trata de administrar sustentablemente los recursos hídricos. Mientras la industria minera mundial continúa explotando nuevas minas para reemplazar reservas y producción, las dificultades de enfrentar menores leyes minerales — lo que requiere más agua para producir un producto equivalente a uno de mayor ley mineral — desafiarán al sector a ser cada vez más innovador mientras se esfuerza por ser impulsar una gestión hídrica más eficiente, equilibrando sus necesidades con las de la sociedad y el medioambiente.
El Ímpetu por El Cobre
Mientras el mudo sigue marchando hacia un futuro más sustentable y energéticamente eficiente, se espera que la demanda por cobre aumente durante la próxima década. El crecimiento de la población mundial, la urbanización y la proliferación de los vehículos eléctricos (VE) harán aumentar la demanda por cobre. Y, como se espera que las ventas de VE aumenten en un 8% de la flota mundial para el 2035, la demanda por cobre, ocasionada sólo por los VE, se estima crecerá en 1.700 kilotones para el 2027.
Chile es el mayor productor de cobre a nivel mundial, proveyendo casi un tercio de la oferta global. La minería del cobre es un pilar de la economía Chilena y se le atribuye ser la impulsora del desarrollo económico de ese país durante los últimos 30 años. Según estimaciones de la industria, durante las últimas dos décadas, la minería del cobre ha sido responsable de un promedio de un 10% del producto interno bruto (PIB) de Chile. En comparación, la industria minera en su conjunto representa el 11% del PIB del país.
La mayoría de estas faenas mineras se concentran en el norte de Chile, en el Desierto de Atacama, una de las regiones más secas de la Tierra con una precipitación media anual de alrededor de 0.6 pulgadas. El terreno es montañoso, de una alta elevación geográfica, y presenta un complejo ecosistema desértico.
En esta región, la creciente sequía y la reducción de las precipitaciones están llenado a pensar que Chile será severamente impactado por escasez de agua en las décadas venideras. Para hacerse cargo de esto, el Congreso Chileno está discutiendo nuevas reformas al Código de Aguas que limitarían la extracción de agua dulce. Como resultado, la industria minera está siendo presionada para reducir su extracción de agua dulce y usar agua de mar, ya sea mediante flotación directa de agua de mar o desalinización para producir agua dulce.
Desalinización Ofrece Soluciones de Largo Plazo
La desalinización ofrece una solución sustentable en el largo plazo. Solamente un 2,5% de agua del mundo es agua dulce. Si toda el agua del planeta fuera recolectada en una jarra de un galón, el agua dulce disponible sería menos de 2 cucharadas soperas.
Incluso mientras las mineras enfrentan problemas actuales de escasez hídrica, la pérdida de calidad del mineral está causando una preocupación extra en toda la industria, ya que las mineras deben usar mayor cantidad de agua y energía para procesar cantidades aún mayores de mineral. De hecho, la Comisión Chilena del Cobre (Cochilco) estima que la mayor intensidad del agua en el procesamiento mineral más que triplicará el consumo de agua de mar de la industria para el 2029. El grupo agrega que “Es importante notar que se espera que la matriz de producción de cobre de Chile cambie durante los próximos años, pasando a mineral de sulfuro, cuyo tratamiento involucra al proceso de flotación intensivo en agua.”
Y con caso la mitad (46%) del cobre del mundo proviniendo de compañías que integran el ICMM, la presión es cada vez mayor mientras estas mineras trabajan para adherirse a los 10 Principios. Con esto y los potenciales cambios a las regulaciones en mente, Cochilco dice basándose en las actuales tendencias, el agua de mar significará el 43% del agua requerida por la industria cuprífera del país para el 2029.
Construyendo a Importante Proyecto de Desalinización en el Norte de Chile
A pesar que el concepto de desalinización ha rondado por siglos, la desalinización moderna a gran escala sólo nos ha rondado por décadas. Es esencial adaptar la ingeniería y la construcción de una planta desalinizadora convencional y de un sistema de transporte por ducto a las estrictas exigencias de seguridad, calidad, disponibilidad y confiabilidad de la industria minera. Estos sistemas deben ser diseñados y construidos para brindar un suministro fiable de agua para la vida útil de una mina.
En el norte de Chile, estas plantas desaladoras tecnológicamente avanzadas son construidas a lo largo de la costa, el agua desalinizada es movilizada mediante un sistema transportador — un complejo sistema de ductos e infraestructura de bombeo — a través de largas distancias hasta las grandes alturas geográficas de las faenas mineras. La salmuera resultante se Vuelve a envía de vuelta al océano mediante un sofisticado sistema de dispersión diseñado para reducir los niveles de concentraciones de salmuera al ambiente en forma eficiente y a través de la distancia más corta posible.
Quizá ningún nombre se ha alineado como un líder en desalinización tanto como BHP Billiton, que continúa liderando el camino con su proyecto Suministro de Agua Escondida (EWS). BHP requería desarrollar una solución de suministro de agua que fuera sustentable en el largo plazo para su mina de cobre Minera Escondida, ubicada en el Desierto de Atacama. La minera decidió que la desalinización brindaba la mejor oportunidad para mejora las operaciones al tiempo que protegía el medioambiente. Utilizando el agua del mar, BHP podría reducir su extracción de agua dulce, ahorrando aquellos recursos para las comunidades locales y los ecosistemas del área.
Para entregar agua desalinizada a la faene minera, BHP construyó y puso en servicio una planta de desalinizadora tecnológicamente avanzada, un sistema de transporte y la infraestructura asociada. La planta desalinizadora está ubicada en el puerto de Coloso, y el agua dulce desalada es bombeada a través de más de 180 km. (100 millas) de distancia y hacia arriba aproximadamente 3.000 m de elevación hacia la mina.
El sistema de traspaso está basado en dos ductos enterrados de 42 pulgadas y cuatro estaciones de bombas para entregar hasta 2,5 m3 de agua por segundo (m3/s) a la mina. También ya está casi finalizada una ampliación de capacidad, haciéndola la mayor planta desalinizadora en el Hemisferio Occidental. Adicionalmente, la captación y el emisario marítimos usaron innovadores micro-túneles para instalar la infraestructura, minimizar las perturbaciones al delicado ecosistema marino y reduciendo los trastornos para la comunidad pesquera local.
Esto permite a BHP contar con agua desalinizada, reduciendo su extracción de acuíferos y ofreciendo una solución hídrica más sustentable. Como líder en seguridad y sustentabilidad, el éxito de BHP con el EWS abre un nuevo camino para la minería sustentable en el norte de Chile.
El proyecto Suministro de Agua Escondida (EWS) bombea agua dulce desalada más de 180 km (100 millas) a la mina, que se sitúa a más de 3.000 m- sobre el nivel del mar.
Palanca del Costo de la Desalinización
La eficiencia de capital es crítica para las inversiones y existen consideraciones importantes al diseñar una planta de desalinización grande y un sistema de transferencia. Una nueva mina de cobre puede ser una inversión de muchos billones de dólares y su infraestructura abarca una importante porción de ese capital, especialmente cuando se trata de construir un sistema de desalinización y transferencia.
Los factores clave de costo se pueden dividir en cuatro áreas: programa, condiciones de la faena, comunidad y preocupaciones ambientales, y estrategia de ejecución.
Bajo la categoría de programa, la clase de la instalación y la vida útil esperada son importantes palancas de costo. Existe una importante diferencia de costos entre una instalación de 20 años y una de 40 años. Otras variables incluyen la calidad del agua de mar bruta, los costos de energía local, las metas de tratamiento (caudales de producción, recuperación RO, calidad del agua terminada, etc.), como también las exigencias tecnológicas, incluyendo redundancia y disponibilidad, y estudios piloto para selección de pretratamiento y optimización de procesos. Para sistemas de transferencia, la topografía local y la proximidad entre la ubicación de la planta desalinizadora y la mina serán importantes palancas de costo, como también la selección de un plan de protección contra la corrosión para estación de bomba y materiales de tubería, que se deben contrastar con las metas de calidad final del agua seleccionadas.
Las condiciones del lugar también presentan significativas variables de costo. Muchas veces, las faenas serán remotas y se necesitarán la instalación de calzadas para acceder a estas áreas. Esto es especialmente cierto para aquellos lugares a lo largo de rutas de transporte, donde la topografía y la hidráulica impulsan la selección del lugar a una facilidad de acceso. Estos lugares remotos también deben considerar los desafíos asociados al tiempo de viaje para la entrega de equipos y materiales, y el tiempo requerido para que los operadores se desplacen a un lugar para responder ante interrupciones en las operaciones. Esto frecuentemente da lugar a que las faenas sean completamente controladas a distancia desde estaciones de control, ya sea en la mina o en la planta desaladora, ambas garantizando personal de operaciones de tiempo completo.
Las preocupaciones de la comunidad y medioambientales también impactarán los costos. El trabajo tanto en terreno marítimo como en tierra firme presentará diferentes desafíos. Las mineras deben cumplir con restricciones sobre trabajo costero cuando construyen la infraestructura marítima (ej.: construcción de túneles vs. zanja a cielo abierto), y ceñirse a todas las políticas y regulaciones medioambientales — obteniendo los permisos correctos, mitigando el impacto contra cualquier especie local amenazada o en peligro, y tomando en consideración toda comunidad pesquera que pueda depender del ecosistema marino local. Además, los cambios periódicos en las condiciones del océano pueden tener una notable incidencia en las productividades para el trabajo marítimo durante la construcción y los periodos de mantención periódica, en tanto que los periodos de vientos fuertes y olas altas pueden restringir el trabajo en el mar.
La estrategia de ejecución, incluyendo el enfoque comercial, puede tener un impacto significativo en el costo. Comúnmente se consideran contratos de Ingeniería, Gestión de Adquisición y Construcción (EPCM); Ingeniería, Adquisición y Construcción (EPC); y Construcción-Operación-Transferencia (BOOT). Este selección puede tener un impacto no solamente en el costo total instalado del proyecto, sino que también puede desplazar los costos de gastos de capital a gastos operacionales y vice versa. El calendario del proyecto también dictará el costo.
El sistema se basa en dos tuberías de 42 pulgadas enterradas y cuatro estaciones de bombeo para entregar hasta 2.5 m3/s de agua a la mina, haciéndola la planta desalinizadora más grande del Hemisferio Occidental.
La apropiada conformación del equipo de entrega del proyecto también es esencial, utilizando integrantes del equipo locales con conocimientos del mercado laboral local y del suministro local de materiales, combinado con experticia a nivel mundial en desalinización, otros sistemas de tratamiento, y las competencias requeridas para trabajar con complejos sistemas de transporte. Finalmente, los principales equipos de desalinización serán suministrados por proveedores de equipos a nivel mundial, y también será esencial una efectiva estrategia de abastecimiento.
Tendencias Emergentes en Agua de Minas Hoy
Las mineras están estudiando e implementando múltiples opciones alternativas para ayudar a garantizar la seguridad hídrica en el largo plazo. Los resultados y adaptaciones de estas iniciativas en curso darán forma al futuro en cuanto a cómo las mineras de cobre abastecen y gestionan el agua en el norte de Chile.
El suministro de agua desalinizada se convertirá en la norma. La desalinización a gran escala seguirá jugando un papel en la minería del cobre en el norte de Chile, especialmente en áreas con estrés hídrico tales como la de Atacama, donde todos los proyectos cupríferos totalmente nuevos — y la mayoría de las faenas existentes — están planificando un suministro de agua desalinizada (o flotación con agua de mar). BHP llevó la delantera con su proyecto EWS, y con otra planta desalinizadora en construcción en Spence, la trayectoria ya ha sido fijada. De hecho, a lo menos ocho nuevos proyectos mineros están planificando usar agua de mar, con cuatro ampliaciones de sistemas existentes.
Relaves filtrados para reutilización de agua. Grandes cantidades de agua son atrapadas en relaves, y algunas mineras están investigando el uso de sistema de filtro de relaves a gran escala para recuperar el agua. Estos sistemas están siendo probados en diferentes minas y se espera ver más pruebas y sistemas a escala productiva más adelante.
Grandes proyectos de reutilización y tratamiento de agua. Todas las mineras tienen iniciativas para usar menos agua, y reutilizar el agua, la iniciativas para recuperar y reciclar seguirán siendo una gran prioridad. Esto incluye manejar la evaporación, controlar el agua de contacto, producir relaves de mayor densidad, e invertir en tecnologías alternativas de tratamiento de aguas más allá de la osmosis reversa, por nombrar algunas. Pero un componente crítico del reciclaje y la reutilización es el manejo de los niveles de contaminantes que se acumulan en el agua de proceso — mientras más agua se recicla, más tratamiento se requiere para mantener la calidad del agua de proceso que se está utilizando.
Tratamiento de agua a mayor escala y programas de intercambio. Las mineras están estudiando sus opciones de aseguramiento hídrico, que pueden incluir movilizar agua entre embalses y programas de intercambio de agua con comunidades locales. Estos programas podrían involucrar el tratamiento y la re-inyección de agua en embalses y en sistemas de recarga de acuíferos, brindando nueva infraestructura para facilitar que las comunidades compartan recursos hídricos y reutilicen las aguas residuales de su municipio.
Elementos solares flotantes en reservorios de agua. La instalación de paneles solares flotantes en reservorios ofrece dos importantes beneficios: generación de energía renovable y prevención de la evaporación. La pérdida evaporativa de agua es significativa en el norte de Chile, y actualmente hay múltiples estudios en progreso con algunas instalaciones a pequeña escala ya instaladas.
Integración con hidro-almacenamiento bombeado. Un apasionante nuevo avance es la integración de la desalinización, el hidro-almacenamiento y la energía renovable en forma masiva. La combinación de estas tecnologías — cada una probada en su mérito propio — es probablemente la mejor forma de entregar agua dulce al brindar generación de energía renovable y almacenamiento de energía a bajo costo. La topografía y los recursos solares del norte de Chile son apropiados para estos proyectos integrados al brindar acceso tanto a agua de mar como a las mayores altitudes geográficas necesarias para situar los reservorios superiores. Juntar el hidro-almacenamiento bombeado de agua de mar con instalaciones de energía renovable proporciona una excelente oportunidad para bajar el costo operacional de las instalaciones de desalinización ya que se puede usar la presión de descarga del reservorios superior, y hoy existen múltiples estudios en marcha por parte de creadores privados en muchos lugares.
El futuro de la industria minera del cobre en Chile es brillante, ya que las cambiantes tendencias mundiales y la creciente demanda siguen apoyando a un mercado robusto. Pero los desafíos abundan — las mineras deben usar mayores cantidades de agua y energía para procesar mineral de menor ley, incluso mientras trabajan para cumplir con las cada vez más estrictas regulaciones y objetivos de sustentabilidad. Esto está causando que los mineros hagan una consideración adicional al construir nuevos proyectos totalmente nuevos (greenfield) o al invertir en ampliaciones de minas.
Las mineras seguirán jugando un papel importante a la hora de gestionar sustentablemente los recursos hídricos en el norte de Chile. La desalinización y el uso de agua de mar serán áreas principal inversión en el futuro, y seguirán ofreciendo nuevas oportunidades cuando se trata de lograr sus objetivos de sustentabilidad y aseguramiento hídrico.
Como el mayor productor de cobre del mundo y un importante centro minero mundial Chile puede ser un verdadero líder en minería sustentable. Abarcando la innovación y la colaboración, las mineras pueden avanzar hacia una gestión hídrica más eficiente mientras ponen en la balanza las necesidades del sector junto a las de la sociedad y las del medioambiente, ayudando a definir un nuevo futuro de minería sustentable.
Spenceley es Vice Presidente Senior de Black & Veatch Mining, donde es responsable del desarrollo de relaciones con clientes nuevos y existentes al tiempo que lidera el desarrollo de negocios, la gestión financiera, la ingeniería, las operaciones y la construcción. Spenceley tiene 25 años de experiencia en la ejecución de megaproyectos, desarrollo de proyectos totalmente nuevos, ampliaciones de capacidad, y minas a rajo abierto y subterráneas. Posee amplia experiencia internacional, habiendo trabajado como director de proyecto internacional y ejecutivo de grupo responsable por servicios de proyectos mundiales para Newmont Mining Corp., y ha vivido y trabajado en Chile, Ghana, Canadá, Australia, Indonesia y los EEUU.
