Premio Avonni en Minería & Metalurgia lo obtiene un disruptivo proyecto de la Universidad de Concepción

Premio Avonni en Minería & Metalurgia lo obtiene un disruptivo proyecto de la Universidad de Concepción

Fecha publicada: 08 Noviembre, 2023

La tecnología de procesamiento de concentrado de cobre cero emisiones con hidrógeno verde de la Universidad de Concepción, UdeC, desarrollado por un equipo compuesto por  los investigadores Dr IGor Wilkomirsky, director científico, Dr Roberto Parra, director técnico, Prof. Fernando Parada, asesor científico, Ing Hugo Rojas, jefe operaciones de planta piloto y Dra. Marcela Angulo, líder de la transferencia tecnológica,  recibió ayer el premio Avonni en Minería & Metalurgia.

La Dra. Marcela Angulo, directora UdeC de Santiago y a cargo de la transferencia tecnológica del proyecto, declaró a H2News: “estamos muy contentos con el reconocimiento que nos otorga el Premio Avonni a la Tecnología de Procesamiento de concentrados de cobre cero emisiones de la UdeC. Esta es una innovación disruptiva para la industria del cobre, que plantea un nuevo paradigma de economía circular polimetálica que es habilitada por el hidrógeno verde. De esta forma, se pueden producir cátodos de cobre, valorizar todos los metales valiosos y al mismo tiempo producir magnetita verde, que es el insumo para avanzar hacia el acero verde, aumentando así el valor agregado de la producción local de minerales críticos para la transición energética”.

Por su parte, Eduardo Bitrán, director de Codelco, señaló a H2News “En Codelco existen grandes expectativas de que este puede ser un quiebre tecnológico más importante que el Convertidor Teniente, y es por eso que lo estamos apoyando con recursos”.

Sobre el Proyecto

La Universidad de Concepción tiene una trayectoria de más de 4 décadas realizando investigación y desarrollo, formación de capital humano especializado y asistencia técnica en forma colaborativa con la industria minera, tanto en Chile como a nivel internacional. En el área de pirometalurgia, a través del grupo de Metalurgia Química de la Facultad de Ingeniería, la UdeC ha desarrollado muchas soluciones innovadoras que mejoran la eficiencia y la sustentabilidad de las fundiciones de cobre y cuenta con varias decenas de patentes otorgadas.

Hace más de 10 años se inició el desarrollo de las bases conceptuales de un proceso de oxidación-reducción cero emisiones y cero escorias que reemplaza a las fundiciones de cobre. Con el aumento de las exigencias ambientales y los desafíos de reducción de emisiones de CO2 para contener las consecuencias del cambio climático, junto a los recientes desarrollos en la producción de hidrógeno verde como un insumo limpio para el proceso de reducción, el proyecto tomó mayor relevancia y hace 3 años fue declarado como iniciativa estratégica por nuestra casa de estudios.

El proyecto está en un nivel de madurez TRL 5 o semi-piloto con reactores continuos de mediana escala y está siendo protegida en la gran mayoría de países con producción de cobre, estando a la fecha otorgada la patente en Chile, México, China, Japón y Corea.

El proyecto tuvo un pequeño financiamiento público al inicio, pero en la actualidad todo el financiamiento lo aportan la propia Universidad y Codelco, que ha sido un aliado clave para mantener las capacidades construidas y avanzar en el desarrollo tecnológico.

Ventajas técnicas y ambientales en comparación con los métodos tradicionales de fundiciones de cobre

El nuevo sistema de procesamiento es una innovación disruptiva para el procesamiento de concentrados de cobre que aplica un enfoque de “economía circular polimetálica”.

Opera en reactores cerrados en fase sólido-gas, sin fases fundidas como la tradicional tecnología de las fundiciones, por lo que tiene virtualmente cero emisiones de SO2, que es uno de los importantes desafíos de las operaciones actuales.

Por otro lado, usa mucho menos energía eléctrica y tiene altos niveles de recuperación de energía, al ser un proceso fuertemente exotérmico; también usa hidrógeno verde como reductor y elimina el uso de combustible fósil. Como resultado, es un proceso con muy bajas emisiones de carbono y con excedentes de energía limpia que pueden ser usados en otros procesos o inyectados a la red, con lo que termina con una huella de carbono “negativa”, generando off set de carbono.

Un gran adelanto es que produce cero escorias, pues recupera todos los componentes del concentrado. Y obtiene también cobre anódico, ácido sulfúrico a partir del SO2 capturado, recupera el molibdeno y todos los metales nobles. Y a diferencia de la fundición tradicional que genera grandes cantidades de escorias -residuo que contabiliza más de 60 millones de toneladas acumuladas en Chile- el nuevo proceso valoriza todo el contenido del concentrado, generando también co-productos como hierro en la forma de magnetita y sílice de alta pureza.

El cobre anódico que sale del proceso luego va a una refinación electrolítica tradicional, donde se producen los cátodos de cobre y se recuperan los metales nobles como el oro, la plata y otros que están en bajas concentraciones y son muy escasos y valiosos.

De esta forma, se genera un producto de mayor valor agregado en Chile y con una huella de carbono mucho menor, lo que debería ser muy apreciado por el mercado mundial, especialmente para aplicaciones en energías renovables, electrificación y electromovilidad.

Proyecciones e Impacto 

Esta tecnología puede representar un nuevo paradigma para la industria del cobre, a nivel global, pero especialmente para Chile.

Desde el punto de vista económico, con la información a este nivel de desarrollo, la tecnología muestra indicadores altamente competitivos con la tecnología incumbente, tanto en costo de capital como en costo de operación, situándola en el primer cuartil de costos de la industria.

Además, pondría en valor el hierro que hoy se desecha en la escoria, generando la posibilidad de crear polos industriales “verdes”, donde se produzca el hidrógeno con energía renovable, se produzcan cátodos de cobre y acero verde, y se recuperen los metales nobles y escasos, como el oro, plata, cobalto, tierras raras y otros, capturando más valor en la cadena de abastecimiento de los minerales críticos para la transición energética.

Este es un enfoque de “economía circular polimetálico” que puede crear mucho valor para el país y también para otros países productores.

Finalmente, en un mundo con importantes tensiones geopolíticas, esta nueva tecnología entrega una oportunidad de reducir los riesgos comerciales asociados a la composición de los concentrados complejos, con impurezas como el arsénico, que existen en Chile y el cordón andino, así como a la excesiva concentración de la capacidad de procesamiento de concentrados de cobre en unos pocos países. 

Estrategia de Escalamiento y Financiamiento

El próximo paso es construir una nueva planta piloto (TRL 6-7), con reactores optimizados y de mayor capacidad, y desarrollar pruebas experimentales con una amplia variedad de tipos de concentrados de cobre, de modo de validar los principales parámetros técnicos y económicos de la tecnología; esta etapa debería durar unos 2 años. Luego debemos pasar a una planta de demostración comercial (TRL 8), instalada en una faena minera, de modo que la industria pueda verificar su funcionamiento en condiciones reales y así sustentar decisiones de inversión que permitan luego su paso a escala industrial.

La UdeC ha creado un vehículo de propósito exclusivo, una spin off, para asociarse con empresas mineras e inversionistas nacionales e internacionales para llevar la tecnología al mercado. “Nuestra expectativa es que como máximo en el primer trimestre de 2024 podamos cerrar la primera ronda financiamiento por unos US$15 millones para avanzar al piloto. Luego, la planta de demostración comercial, dependiendo de su capacidad, exigirá un financiamiento de unos US$120-150 millones”, plantea el equipo.

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