El proceso microinvasivo y la tecnología de membranas protegen el medio ambiente.
La Fundación Medioambiental Audi ha unido fuerzas con la Universidad de Minería y Tecnología de Freiberg para investigar nuevas formas de extraer elementos de alta tecnología. Estos metales y las llamadas tierras raras son indispensables para las tecnologías modernas como la fibra óptica, la fotovoltaica y los semiconductores. La tecnología de membrana se utiliza para extraer las materias primas bajo tierra de una manera sostenible y respetuosa con el medio ambiente.
Como recursos no renovables, las materias primas metálicas son necesarias para muchas tecnologías futuras, incluida la electromovilidad. Los metales de alta tecnología indio y germanio, cobalto, litio y tierras raras están en la lista del 2020 de materias primas críticas para la UE. Esta lista de materias primas económicamente importantes con un alto riesgo de suministro tiene como objetivo ayudar en la negociación de acuerdos comerciales, así como impulsar la investigación, la innovación y la adquisición sostenible.
Muchas materias primas primarias se encuentran en solo unos pocos países en todo el mundo. Su distribución geográfica es desigual y son de difícil acceso. En algunos casos, se encuentran en cantidades tan pequeñas que su extracción no es rentable. Además, las actividades mineras tienen un impacto drástico en el medio ambiente. Razón suficiente para que la Fundación Medioambiental de Audi, junto con el Instituto de Ingeniería de Procesos Térmicos, Ambientales y de Recursos de la Universidad de Minería y Tecnología de Freiberg, establezca métodos de extracción alternativos para asegurar las materias primas. El proyecto de investigación de dos años abordó la cuestión de cómo hacer que la minería sea más sostenible. Con este fin, los investigadores pusieron en práctica la teoría tanto en el laboratorio como bajo tierra en entornos operativos reales en una mina de investigación.
Combinación de métodos para la extracción sostenible de elementos de alta tecnología
El objetivo es extraer elementos de alta tecnología de los minerales sin destruir el entorno natural con perforaciones y voladuras a gran escala. A diferencia de la extracción de minerales convencional, aquí se utilizan métodos microinvasivos similares a las prácticas quirúrgicas modernas. Esto tiene varias ventajas: no se utiliza maquinaria pesada, se usa mucha menos energía y menos productos químicos, y tampoco se daña el paisaje. “El proceso es respetuoso con el medio ambiente e innovador, ya que se evitan en gran medida las principales actividades mineras e incluso se extraen pequeñas cantidades de mineral”, dice Rüdiger Recknagel, director de la Fundación Medioambiental de Audi. Según Recknagel, esto fortalece la independencia de las importaciones, aumentando así la seguridad del suministro.
El proceso, conocido como biolixiviación in situ, se desarrolló y optimizó en el laboratorio antes de finalmente probarse en condiciones reales en la mina de investigación de la Universidad de Minería y Tecnología de Freiberg. Los investigadores perforan pequeños agujeros bajo tierra en la veta de mineral. A través de la lixiviación, los elementos valiosos se disuelven del mineral con la ayuda de microorganismos que ya están presentes en la mina. “Las bacterias son pequeños mineros que ayudan a transferir los iones metálicos a una solución”, explica Roland Haseneder del Instituto de Ingeniería de Procesos Térmicos, Ambientales y de Recursos. A través de este proceso, se disuelven algunos de los componentes minerales. Los expertos combinan este paso con un tratamiento directo de membrana en dos etapas. “Trabajar en el sitio significa que no hay costos de transporte ni esfuerzos logísticos”, dice Haseneder. Además, la planta separa los microorganismos y los devuelve al proceso de lixiviación siguiendo el espíritu de la economía circular.
El objetivo de este proceso es separar y enriquecer indio y germanio a partir de una mezcla de varios componentes. Estos dos metales estratégicos son necesarios para una variedad de productos de alta tecnología, como pantallas planas, pantallas táctiles, sistemas de navegación, tecnología de fibra óptica, chips de computadora, sistemas fotovoltaicos y rodamientos para automóviles.
Las pruebas de laboratorio y de campo subterráneas demuestran la eficiencia
Los expertos querían saber cómo funcionaría el sistema a una profundidad de 147 metros en condiciones con más del 90 por ciento de humedad y goteando agua ácida a diez grados centígrados. Los parámetros importantes incluyeron la composición de la solución bacteriana, el enriquecimiento con los elementos estudiados, los parámetros del proceso utilizados y el rendimiento de estos materiales. Las pruebas demostraron la eficiencia del sistema. “»Hemos ajustado la presión, el caudal y los procesos de purificación y, por lo tanto, hemos mejorado significativamente la separación», dice Haseneder, quien confirma que la eficiencia de separación del germanio se incrementó en un 20 por ciento en comparación con los experimentos de laboratorio.
En el futuro, este proceso de extracción sostenible también se utilizará para otros elementos como el cobalto en otros yacimientos. El proceso es especialmente adecuado para la extracción de elementos valiosos tanto de minerales con una baja concentración de estos elementos como de materias primas secundarias, así como para su uso en sitios mineros existentes utilizando la infraestructura que ya existe. Haseneder también sugiere que el proceso podría encontrar aplicación en otros campos, como la minería urbana. En la Universidad de Minería y Tecnología de Freiberg, la búsqueda de socios adecuados para la aplicación en otros lugares está en pleno apogeo. La gran visión es implementar la minería microinvasiva a nivel mundial.
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