Materiales para reducir el impacto medioambiental en minería

El desafío: Ideas nuevas para apliaciones de un nanocompuesto de grafeno y cobre

En agosto de 2018, ennomotive lanzó un desafío para ayudar a Codelco Tech, la filial de la minera más importante de Chile y el primer productor de cobre del mundo. Se realizaron pruebas y ensayos con una nueva aleación formada por Cobre y Grafeno en forma de nanocompuesto. En particular, añadiendo un 1% de grafeno al cobre puro, se ha demostrado que este material mejora notablemente el límite elástico, la resistencia a la tracción y el módulo elástico en comparación con el cobre puro. El objetivo del desafío era encontrar ideas acerca de posibles aplicaciones concretas y específicas en las que usando esta nueva aleación se consiga una ventaja técnica/económica con respecto a los materiales que se usan actualmente en esa aplicación concreta. Durante 6 semanas, 65 ingenieros de 14 países diferentes se apuntaron al desafío y entregaron soluciones diversas. Tras una evaluación minuciosa, Codelco Tech escogió la solución que mejor cumplía con los criterios de evaluación y premió a los ganadores, Julio Andrés Casal Ramos, de Venezuela, Fernanda Elena Monasterio, de Argentina y Vivek Nair, de Singapur. Nos hemos puesto en contacto con Julio para aprender de él, de su experiencia y de los materiales en minería. A continuación la entrevista completa:

Julio Andrés: La Ciencia de los materiales ayudará a cuidar del medio ambiente

¿Puedes presentarte muy brevemente? ¿Cuál es tu experiencia laboral? Mi nombre es Julio Andrés Casal Ramos, ante todo soy venezolano (Puerto Ordaz, Estado Bolívar) de 30 años de edad, Ingeniero de Materiales (título revalidado por la Universidad de Chile como Ingeniero Civil en Metalurgia) y Magíster en Ciencias (M.Sc.) de Ingeniería Mecánica, ambos títulos emitidos por la Universidad Simón Bolívar, en Venezuela. En referencia a mi experiencia laboral, debo comentar que ha sido muy variada pero principalmente orientada a áreas técnicas. Entre las más destacadas puedo mencionar que trabajé en Investigación y Desarrollo por aproximadamente 4 años, tanto en Venezuela (Universidad Simón Bolívar) y Suecia (Universidad de Uppsala), en áreas como aprovechamiento de residuos industriales peligrosos mediante transformación por técnicas hidrometalúrgicas, así como también en el área de resistencia de materiales para empaques de alimentos. En Chile he tenido la oportunidad de trabajar previamente en el área logística, aunque ya desde hace un tiempo he estado trabajando como calculista e Ingeniero de Proyectos en Nueva Ancor Tecmin S.A., empresa chilena líder mundial de fabricación de celdas electrolíticas de concreto polimérico, bajo su patente Supertank®, para la industria minera, específicamente para la obtención por electrorefinación o electrowinning de metales no ferrosos. Por otro lado, también ofrezco mis servicios de ingeniería de manera particular en el análisis de consecuencias y riesgos industriales para el almacenamiento de sustancias peligrosas acorde a normativas nacionales. ¿Qué proyectos han sido más importantes o han marcado tu carrera? La verdad es que considero que todo proyecto, a cualquier nivel, te deja un aprendizaje y una marca en tu carrera profesional y en tu vida personal. No obstante, puedo destacar mi participación en un proyecto de aprovechamiento de baterías domésticas gastadas, ya que fue un proyecto nacional en el que pude participar durante mi tiempo como ayudante de investigación en la Universidad Simón Bolívar, Venezuela y que me permitió ser parte del mismo desde su fase inicial, por lo que pudimos levantar un laboratorio de investigación prácticamente desde la nada. Otro que me ha marcado ha sido prácticamente mi primer proyecto en el que participé desde su inicio en la compañía que actualmente trabajo, ya que implicó ser parte de la realización de la ingeniería de detalle, así como la ingeniería de fabricación y asistencia de montaje de estanques de concreto polimérico de grandes dimensiones para una fábrica de electrorefinación de cobre en Japón. Este proyecto implicó comunicación constante con el cliente y un desafío técnico importante, ya que no se habían fabricado estanques seccionales de dicha magnitud en el mencionado material, lo cual me permitió involucrarme desde el inicio con los materiales a seleccionar para su fabricación, así como también en el diseño de detalle de los estanques y en su comportamiento estructural. ¿Qué avances más significativos se han alcanzado en el sector de los materiales para la industria minera en los últimos años? La industria minera es un sector muy tradicional, con procesos extractivos y de procesamiento que han estado vigentes por décadas para la mayoría de los metales. En los últimos años, quizá hablando ya desde el inicio de este siglo, ha habido numerosos avances en el campo de la Ciencia de los Materiales, de manera general y que abarcan aplicaciones que atañen a la industria minero-metalúrgica. Sin ir más lejos, uno de los principales problemas que afectan a la industria minero-metalúrgica es la corrosión, debido a que la mayoría de los procesos involucran o bien sea ácidos o altas temperaturas, condiciones que promueven los fenómenos de corrosión-oxidación sobre los metales. El reemplazo de equipos o partes por aquellos manufacturados con materiales resistentes a la corrosión, así como la aplicación de recubrimientos a estructuras metálicas, es sin duda un área de la Ciencia de los Materiales que ha estado vigente desde sus inicios y continúa en constante evolución. En general, la industria minero-metalúrgica se presenta como un gran desafío para la Ciencia de los Materiales, ya que sus diferentes procesos demandan un alto desempeño de los materiales empleados para fabricar los equipos y consumibles en ella utilizados. Fenómenos como abrasión, erosión, corrosión, oxidación, fatiga, termofluencia u otros, presentan un desafío para las empresas proveedoras de equipos y servicios, las cuales deben estar atentas y cooperar con las universidades y centros de investigación en el mundo para ser capaces de presentar soluciones que garanticen un adecuado desempeño de sus equipos y, por lo tanto, de los procesos de los que ellos forman parte. No obstante, una corriente muy importante que ha sido tema de investigación y de aplicación industrial en los últimos años y que también atañe a la Ciencia de los Materiales, así como a otras disciplinas, es la relacionada con el impacto ambiental de los procesos minero-metalúrgicos, por lo que las legislaciones actuales se han ido actualizando ante los evidentes daños ocasionados por las operaciones de este tipo de plantas, de manera que cada día los procesos deben tener en cuenta otras variables que presentan desafíos importantes desde el punto de vista ingenieril. En este sentido, la Ciencia de los Materiales, además de su papel de elaboración de materiales que se adecúen a las nuevas exigencias y procesos, colabora también en procesos de remediación de zonas afectadas por este tipo de operaciones, así como también en el tratamiento y/o valorización de residuos industriales y efluentes. ¿Es difícil innovar en este sector? ¿Por qué? Sí, sin duda no es fácil innovar en este sector. Desde mi punto de vista, esto se debe a que los procesos tienen, en su mayoría, décadas de vigencia, por lo cual es complicado convencer a las personas que toman decisiones cuando ya tienen años haciéndolo de la misma manera. En mi experiencia, normalmente este tipo de empresas son más receptivos a soluciones alternativas cuando ya tienen el problema encima y requieren una solución inmediata, lo cual hace complicado la innovación, ya que normalmente requiere tiempo y recursos, o en otras palabras, una visión más a largo plazo. No obstante, desde mi perspectiva, puede ser que algunas de estas empresas se vean más receptivas en los próximos años, o incluso ya algunas de ellas en el presente, debido a la disminución de los yacimientos de alta ley, lo que obliga a la modificación de los procesos y actividades para el mejor aprovechamiento de la mena. Asimismo, la constante evolución de las legislaciones medioambientales, también pueden ser una fuente de demandas por la industria minero-metalúrgica que permitan la innovación. Por otro lado, un sector que sí se ha visto constantemente involucrado desde hace varios años en la innovación en este tipo de industrias es el sector de electrónica y automatización, ya que, impulsados por el aumento en la productividad, las empresas han buscado la automatización de sus procesos, así como la detección de problemas, y la identificación y separación de minerales para su mejor aprovechamiento en procesos aguas abajo. ¿Cuáles crees que serán los avances y aplicaciones más inmediatos en los próximos años en este sector? Desde mi punto de vista, debido al impulso dado por la continua evolución de las legislaciones, no dudaría en decir que los avances más significativos en este sector en los próximos años van a ir de la mano con la disminución del impacto ambiental, así como con el tratamiento de los sectores ya afectados por las operaciones minero-metalúrgicas. Por otro lado, la Ciencia de los Materiales está en constante evolución en lo que, en mi opinión personal, es el inicio de otra era marcada por el desarrollo de los materiales. La evolución constante de la nanotecnología, así como la aparición relativamente reciente de materiales como el grafeno y los nanotubos de carbono, está dando paso a la aparición de nuevos materiales que, muy seguramente, tengan cabida en la industria minero-metalúrgica en sus diferentes procesos, permitiendo así mejorar los mismos, ya que algunos de ellos se ven limitados por los materiales actualmente disponibles.

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