Minería implementa tecnología innovadora para encontrar cobre y otros metales para vehículos eléctricos
Las empresas emergentes están desarrollando nuevas formas de aumentar los rendimientos y reducir los desechos, a medida que se intensifica la búsqueda de minerales críticos
Pruebas de laboratorio en la planta de Urbix en Mesa, Arizona. La nueva empresa espera producir 28.000 toneladas de grafito al año para 2026.
FOTO: URBIX INC.Los mineros están recurriendo al aprendizaje automático, la química de vanguardia y otros medios innovadores para aumentar el suministro de materiales críticos como el cobre y el grafito en medio de la creciente demanda de tecnologías ecológicas.
En 2011, Nico Cuevas, un inmigrante mexicano y residente de Arizona, se dio cuenta de que Tesla necesitaría una fuente de grafito para los ánodos de las baterías para construir vehículos eléctricos en los EE. UU. Afortunadamente, sucedió que la familia de un amigo era dueña de una mina de grafito artesanal en México. Desafortunadamente, extrajo el tipo de grafito equivocado.
Doce años después, Cuevas es directora ejecutiva de la startup Urbix, un innovador productor de grafito con sede en Mesa, Arizona. Utiliza el aprendizaje automático para descubrir cómo crear ánodos de grafito uniformes aptos para su uso en baterías EV a partir de una variedad de formas naturales y sintéticas de grafito. Ya acordó suministrar a SK On, un fabricante de baterías y chips de Corea del Sur, grafito para sus celdas.
Urbix es una de una serie de nuevas empresas estadounidenses que desarrollan métodos alternativos en la búsqueda de nuevos suministros de minerales críticos, proporcionando una innovación crucial a medida que el suministro de estos materiales se vuelve cada vez más escaso.
Los gobiernos y las empresas están buscando nuevas fuentes de minerales críticos para satisfacer la creciente demanda de vehículos eléctricos, baterías, energías renovables e infraestructura de electrificación. A pesar de una serie reciente de anuncios de inversión, los analistas pronostican déficits en los próximos años. “Si se realizan todos los proyectos planificados, y eso es un gran si, podrían cubrir cerca de las tres cuartas partes de los requisitos de energía en el futuro”, dijo Fatih Birol, director ejecutivo de la Agencia Internacional de Energía.
China procesa y produce la mayoría de los minerales críticos del mundo, lo que genera preocupaciones de que las tensiones geopolíticas podrían cortar su suministro a los fabricantes estadounidenses. Las restricciones a la exportación de galio y germanio de China a partir del 1 de agosto son el ejemplo más reciente. Sin embargo, el apoyo del gobierno para los proyectos estadounidenses ha estado disponible a través de proyectos de ley como la Ley de Reducción de la Inflación del año pasado, para fomentar la producción nacional.
Los mineros han estado buscando nuevos depósitos e invirtiendo en nuevas instalaciones de procesamiento, pero estos esfuerzos tardarán años, si no décadas, en comenzar a producir. Otros buscan la innovación, buscando formas más novedosas de aumentar los rendimientos e incluso recuperar materiales de los desechos mineros existentes.
Aprendizaje automático
El aprendizaje automático está demostrando ser una forma de aumentar los rendimientos y reducir las emisiones de carbono del procesamiento de minerales críticos.
El grafito es una forma natural de carbono en la que la estructura de los átomos permite que la energía se mantenga y distribuya dentro de una batería, de ahí su uso como ánodo en celdas de iones de litio para baterías. “Un ánodo almacena la energía en la batería como una esponja para lavar platos. Lo aprietas y la energía fluye”, dijo Cuevas.
La industria de los vehículos eléctricos utiliza más comúnmente la forma de escamas, pero Urbix ha probado más de 50 a 60 fuentes. "¿Cómo creamos un mecanismo de modelo de control predictivo de aprendizaje automático para que el proceso pueda adaptarse a fuentes específicas para crear el mismo producto final?" dijo Cuevas. "Hemos creado una receta universal para seleccionar fuentes de grafito".
Cuevas dijo que a través de esta técnica basada en el aprendizaje automático se reducen significativamente los desechos, ya que el 80% de lo que se ingresa como materia prima se utiliza en el producto final. Los rendimientos suelen rondar un tercio con los métodos tradicionales.
Urbix ha recibido financiación Serie C y tiene una planta piloto en funcionamiento. También está construyendo una instalación de demostración comercial. Su objetivo es comenzar a producir 28.000 toneladas al año para 2026 y escalar hasta 320.000 toneladas a partir de 2032, obteniendo grafito de América Latina, Madagascar, Tanzania y el norte de Europa.
Bio-surfactantes
Otro innovador es Locus Fermentation Solutions, una empresa química con sede en Solon, Ohio, que tiene como objetivo aumentar los rendimientos de la producción de cobre mediante el uso de biosurfactantes de fuentes naturales como la levadura. Los biosurfactantes son sustancias químicas de microbios que rompen la tensión superficial de un material determinado. Se usan comúnmente en cosméticos, atención médica y pesticidas.
El cobre es uno de los metales clave para la transición verde. Los vehículos eléctricos utilizan seis veces más cableado de cobre que los vehículos a gasolina.
FOTO: LUKE SHARRETT/BLOOMBERG NEWSPor lo general, el cobre se procesa de una de dos maneras: sumergiendo el mineral triturado en una solución de agua y productos químicos que permite que los minerales objetivo floten hacia la superficie o disolviendo las rocas en ácido, lo que se conoce como lixiviación, lo que permite que los minerales floten hacia la superficie. Locus dice que la introducción de biosurfactantes en esta parte del proceso aumentará los rendimientos.
“Estamos mejorando la recuperación de minerales mediante la aplicación de biosurfactantes”, dijo Gabi Knesel, vicepresidente de minería y procesamiento de minerales de la firma.
Locus dice que sus biosurfactantes son mucho mejores que los productos químicos existentes para romper la tensión superficial de las rocas y unirse al cobre. Al agregar biosurfactantes junto con otros productos químicos durante el proceso de remojo, más cobre flota en la superficie y se desperdicia menos. Asimismo, agregar biosurfactantes al proceso de lixiviación ayuda a romper la superficie de la roca disuelta, lo que permite que penetre más ácido y, por lo tanto, levante más cobre. Locus dice que sus biosurfactantes aumentan los rendimientos de cobre en un 7% y ahorran energía porque se necesita triturar menos roca. También está probando su proceso en mineral de hierro y residuos de relaves.
El cobre es uno de los metales clave para la transición verde. Los vehículos eléctricos, por ejemplo, utilizan seis veces más cableado de cobre que los vehículos a gasolina.
“El mundo se está electrificando”, dijo Knesel. “Las empresas mineras están bajo presión en dos frentes: necesitan entregar la cantidad de material para la transición y también hay presión de los inversionistas de los clientes y las comunidades para ser más amigables con el medio ambiente. Locus cubre ambos frentes”, dijo.
Locus está trabajando con las principales empresas mineras, incluidas BHP y Glencore , y los puntos clave de interés son el ahorro de energía gracias a la nueva técnica, así como un mayor rendimiento, dijo Knesel.
Residuos de mina
Equipos de emergencia buscan cuerpos después del colapso de la represa de relaves de Brumadinho en Brasil en 2019. Ahora, la empresa emergente Phoenix Tailings, con sede en Woburn, Massachusetts, tiene como objetivo recuperar tierras raras de los relaves.
FOTO: DOUGLAS MAGNO/AGENCE FRANCE-PRESSE/GETTY IMAGESLos grupos preocupados por el medio ambiente hablan con frecuencia sobre los desechos mineros o los llamados relaves, las empresas mineras lo hacen menos. Las represas de relaves colapsaron y provocaron grandes desastres: la falla de la represa de relaves de Brumadinho en Brasil en 2019 mató a 270 personas y el propietario de la mina, Vale , acordó un acuerdo de $ 7 mil millones . Incluso fuera de los desastres, los problemas de contaminación del agua y otros problemas ambientales siguen siendo motivo de preocupación.
La empresa emergente Phoenix Tailings, con sede en Woburn, Massachusetts, ve potencial en esos desechos: su objetivo es recuperar tierras raras de los relaves. “Queremos limpiar el mundo en el proceso de producción de los metales que necesitamos”, dijo Nicholas Myers, CEO de la empresa. “A largo plazo, necesitamos obtener más proveedores de estos metales, en particular de tierras raras”.
Phoenix encuentra sitios mineros donde los residuos de relaves están libres de elementos radiactivos como el torio y el uranio. Luego extrae y procesa los desechos para recuperar las tierras raras necesarias en imanes permanentes para tecnologías ecológicas como vehículos eléctricos y turbinas eólicas marinas. La idea de aprovechar los desechos mineros no se ha probado a mayor escala, según Myers, por lo que, en teoría, cientos de sitios podrían usar este método para recuperar los minerales objetivo.
“Casi todo el suministro de tierras raras proviene de China, por lo que es un área en la que pensamos que podríamos marcar la diferencia”, dijo Myers. Actualmente, la compañía tiene una instalación piloto en el norte del estado de Nueva York y dice que no produce desperdicio al reciclar lo que queda del procesamiento de los relaves.
Escriba a Yusuf Khan a yusuf.khan@wsj.com
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Apareció en la edición impresa del 21 de julio de 2023 como 'Los mineros usan métodos novedosos para encontrar materiales clave para vehículos eléctricos'.
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