La minería es una industria antigua y global con orígenes que se remontan a los cimientos de la civilización y que ha impactado en muchas de las principales economías a lo largo de la historia. Incluso hoy en día, la minería representa casi el 12 por ciento del PIB mundial, medido por los ingresos y los productos vendidos. El mundo siempre ha necesitado la minería y todavía la necesita.
Pero la minería se enfrenta ahora a muchos desafíos importantes, muchos de los cuales nunca hemos visto. Las poblaciones y economías mundiales en crecimiento significan una mayor demanda de minerales, y esa tendencia solo continuará en alza. Sin embargo, la extracción y el procesamiento de minerales se están volviendo cada vez más difíciles, y el agotamiento de los recursos de la tierra y el impacto en los entornos frágiles es una preocupación social cada vez mayor.
Al igual que muchas industrias con grandes desafíos para el crecimiento futuro, el cambio en la minería está impulsado por la tecnología, las innovaciones, los mejores procesos, las demandas sociales e incluso las nuevas oportunidades. Mientras desempolvamos nuestra bola de cristal y examinamos lo que depara el futuro para la industria minera, cuatro caminos pueden ser la clave para los éxitos del mañana.
Transformación digital: la mina «inteligente»
Aquellos que son escépticos o incluso se resisten a la digitalización en la minería a menudo se equivocan. Asumen que la digitalización significa crear trastornos y disrupción. Sin embargo, la verdadera transformación digital, aunque ciertamente disruptiva, es principalmente para hacer las cosas mucho mejor.
La digitalización es el catalizador que ayuda a que las operaciones mineras se vuelvan «más inteligentes» al aprovechar las herramientas y los procesos digitales que hacen que las operaciones estén instrumentadas, interconectadas e inteligentes. Por ejemplo, corregir problemas con el procesamiento de minerales siempre ha sido más reactivo que proactivo. Con el oportuno acceso a la información desde a través de software y sistemas digitales interconectados, se pueden hacer correcciones rápidas antes de que surjan los problemas. Los sistemas de control y procesos digitales avanzados permiten el monitoreo continuo y las simulaciones virtuales, entre otras capacidades de vanguardia.
“La transformación digital puede permitir que una mina pueda ser totalmente automatizada e integrada. Las minas se diseñarán de manera diferente para la automatización desde su concepción con métodos adaptados y escalados al yacimiento y se reducirán las variaciones en la ejecución mediante la automatización. Lo mejor de todo es que podremos aprovechar completamente el flujo de información”, dice el consultor industrial y futurista de la minería, Gavin Yeates.
“La transformación digital puede ayudar a eliminar las muertes y lesiones en entornos de alta energía. También puede resultar en un cambio radical en la intensidad de capital y los costos operativos, se contarán con nuevas reservas de los yacimientos que no se podían extraer previamente y una menor huella ambiental a través de la minería selectiva y las operaciones escaladas al yacimiento”, dice Yeates.
En el futuro, la mina digital aprovechará muchas de las tecnologías digitales emergentes y en evolución de la actualidad. El Internet Industrial de las Cosas (IIoT) es una tecnología digital que puede ser particularmente transformadora para la minería. Los sensores colocados estratégicamente y conectados a Internet pueden permitir que las minas recopilen grandes cantidades de datos en tiempo real. Lo mejor de todo es que los datos de los sensores IIoT son altamente procesables, lo que ayuda a los gerentes a tomar decisiones inteligentes que pueden mejorar la eficiencia, aumentar la seguridad, reducir costos y más.
Usando IIoT y análisis de datos, los gerentes pueden aumentar la eficiencia de las operaciones de transporte, determinando el tiempo y la frecuencia de carga óptimos que pueden ayudar a maximizar el consumo de combustible, reducir el mantenimiento del vehículo e incluso recorrer la distancia.
El cambio a la nube ya ha transformado todas las industrias importantes y el caso de la minería no es diferente. Aprovechar la nube permite obtener información en tiempo real de las operaciones en una mina utilizando una plataforma de TI integrada y habilitada en la nube. Los trabajadores pueden estar mejor conectados en tiempo real a través de dispositivos habilitados para la nube, lo que permite un nivel de colaboración que puede aumentar la seguridad y la productividad en cualquier operación minera. Además, los servicios de seguridad e infraestructura se pueden trasladar a la nube, lo que reduce los costos y aumenta las capacidades.
Blockchain es una tecnología digital que crea y mantiene una lista continua de registros transaccionales, llamados «bloques», que son seguros y a prueba de manipulaciones para una visibilidad incomparable. Cuando se combina con sensores IIoT que pueden rastrear físicamente un mineral o metal, blockchain potencialmente puede ofrecer tranquilidad a los reguladores y consumidores de que las empresas mineras están cumpliendo con el cumplimiento y actuando de manera responsable. Los usos más revolucionarios de blockchain podrían incluir la identificación y el comercio de cuerpos mineralizados, incluso aquellos que aún no se han extraído.
Cada operación minera implica numerosas decisiones vitales todos los días. La tecnología de inteligencia artificial (IA) ofrece soporte para la toma de decisiones y la resolución de problemas basado en cantidades masivas de datos de numerosos equipos de trabajo y minería, así como bases de datos. Lo mejor de todo es que la IA aprovecha la potencia de procesamiento de la computadora superior y un nivel de interconectividad con muchos sistemas de minería diferentes, sensores IIoT, robótica y fuentes de datos para una vista holística de las operaciones en tiempo real. Eso ofrece a los tomadores de decisiones la información que necesitan para tomar decisiones bien informadas para operaciones mineras más seguras y productivas.
Si bien cada una de estas tecnologías digitales ofrece a las operaciones mineras capacidades y ventajas únicas, es su interconectividad la que puede permitir que las minas operen a nuevos niveles de desempeño. Con verdadera transformación digital, IIoT, análisis de datos, plataformas en la nube, blockchain, IA y una serie de innovaciones digitales, todos trabajan juntos para hacer que las operaciones mineras sean más inteligentes que nunca.
Tecnología y herramientas de minería: Robots, máquinas y drones
Si bien la transformación digital se centra en hacer que las minas sean más inteligentes, las nuevas tecnologías y herramientas en el lado del hardware, el transporte y los equipos, aportan un cerebro y una fuerza sin precedentes a todas las operaciones importantes. Lo mejor de todo es que estas nuevas tecnologías pueden conectarse sin problemas con los esfuerzos de transformación digital, integrando data analytics, la inteligencia artificial y machine learning con los sistemas unificados de una mina inteligente.
La tecnología de drones ya se está utilizando en toda la industria minera para ayudar a aumentar la seguridad al acceder a áreas que pueden ser peligrosas para los humanos, junto con muchas otras aplicaciones. Por ejemplo, Freeport McMoRan está utilizando drones para ayudar a crear ángulos de pendiente más pronunciados para disminuir las tasas de desmonte y desmontar roca antes de extraer el mineral. El análisis con drones de los taludes de las minas evita someter a situaciones muy peligrosas a geólogos o ingenieros geotécnicos. Otros usos de drones para las minas han incluido la inspección de varias áreas de la mina que no son seguras para inspeccionarlas, la limpieza de áreas de explosión, el aprovechamiento de imágenes y escaneo 3D, y la transmisión de video en vivo y datos en tiempo real.
Los vehículos y equipos eléctricos y autónomos seguirán impactando en la industria minera. Según un informe reciente de la industria, la electrificación y la automatización serán un mercado de $15 mil millones para el 2028. El ahorro de combustible, el aumento de la eficiencia y la mayor productividad continúan impulsando las innovaciones en esta área. Las minas ya están experimentando un aumento del 30 por ciento en la productividad solo con los sistemas de transporte autónomos. La electrificación puede ayudar a reducir los gastos operativos relacionados con la ventilación y el enfriamiento de las máquinas entre un 20 y un 25 por ciento, respectivamente. Empresas mineras como Rio Tinto y BHP Billiton están utilizando actualmente equipos de transporte sin conductor y extractores de perforación automatizados para mover minerales con resultados probados en eficiencia y productividad.
La robótica y la automatización en la minería es una propuesta particularmente interesante, ya que se conecta directamente a la innovación con la inteligencia artificial y la tecnología de aprendizaje automático. En una encuesta reciente realizada por Mining IQ, el 77 por ciento de los profesionales de la minería ven la automatización como una prioridad máxima. El 40 por ciento dice que la automatización es «más importante que nunca».
La robótica puede ser particularmente ventajosa para reemplazar los procesos tradicionales de extracción y excavación utilizados por los humanos. El concepto de un sistema de minería robótica continua evolucionará a medida que la tecnología reemplace los procesos manuales y las potentes máquinas controladas por computadora extraigan la mayor cantidad de minerales en el menor tiempo posible. Ya se están utilizando sistemas transportadores automatizados “inteligentes” para el transporte rápido de material.
Al igual que los drones, los robots mineros también se pueden usar para reemplazar a los humanos en la realización de tareas radiológicas, de inspección y de estudio, especialmente en áreas pequeñas o en un entorno inhóspito, como minas abandonadas. En un futuro cercano, las minas abandonadas con minerales previamente inaccesibles se podrán reabrir con robots que realicen con éxito una extracción que antes no era posible.
“La automatización a nuevas escalas, mucho más pequeñas que las actuales, nos permitirá operar enjambres de equipos autónomos pequeños y de bajo costo en minas diseñadas solo para maquinaria, lo que permitirá extraer nuevos depósitos”, dice Yeates. «Las técnicas hidro-metalúrgicas y la nanotecnología nos acercarán a la minería in situ, con una huella ambiental mucho más pequeña y menores costos de energía, capital y operación».
La sustentabilidad y el ambientalismo impulsan las tendencias futuras
Los acuerdos ambientales, como el Acuerdo Climático de París, junto con una conciencia cada vez más global del valor de nuestros recursos naturales están ejerciendo cada vez más presión sobre las empresas mineras para abordar la sostenibilidad. Afortunadamente, muchas de las innovaciones tecnológicas que ya hemos analizado reducen el consumo de combustible, las emisiones, los desechos y el uso del agua en las operaciones mineras. Incluso la rehabilitación de sitios mineros a través de nuevas soluciones biológicas y químicas para la gestión de residuos y el drenaje ácido de minas amigables con el medio ambiente puede permitir que los ecosistemas se recuperen.
Pero «ser ecológico» no es solo un esfuerzo fragmentado para la industria o una campaña de marketing de moda. En el futuro, la responsabilidad recaerá en las operaciones mineras para cambiar todo su modelo de negocio y adherirse al concepto de Responsabilidad Social Corporativa (RSC).
“Lo que más me entusiasma para el futuro es la perspectiva de que las empresas mineras adopten el papel de un administrador responsable del medio ambiente”, dice la Dra. Priscilla P. Nelson, Jefa de Departamento y Profesora, Departamento de Ingeniería de Minas, Colorado Escuela de Minas. “Tenemos que encontrar una forma de participar en la economía circular e identificar soluciones creativas para reducir las materias primas en las operaciones mineras mediante la reutilización de recursos y el reciclaje de agua y materiales. Esto podría cambiar la percepción pública de la minería y poner a toda la industria en una luz más positiva».
El cambio de hoy hacia la RSE prepara el escenario para que conceptos como «minas verdes» o «minería sin residuos» se vuelvan cada vez más populares. El objetivo de «ecologizar la minería» es reducir el impacto ambiental de la extracción y procesamiento de minerales y metales, con un enfoque en nuevas tecnologías, operaciones y procesos mineros más inteligentes y mejores prácticas de sostenibilidad. La buena noticia para las empresas mineras es que «volverse verde» puede tener sus beneficios financieros. La Green Mining Initiative cita un proyecto en Ontario, Canadá, que resultó en una reducción del 40 por ciento del consumo de energía con un ahorro anual de hasta $4 millones.
Con miles de millones de toneladas de desechos inorgánicos o subproductos generados por las minas cada año, la “minería sin desechos” puede parecer inalcanzable. Sí, es un objetivo elevado, pero más minas están analizando detenidamente su producción de desechos y adoptando nuevas tecnologías para ayudar a reducirla. Se están probando tecnologías de extracción, incluidas formas de extraer minerales valiosos del barro rojo o fundir barro rojo para recuperar hierro.
“Los relaves van a ser un problema con menores leyes de mineral”, dice el Dr. Nelson. “Si se pasa de un mineral que tiene el diez por ciento de las minas de metales que están buscando a una décima parte de un por ciento, eso significa que los relaves van a aumentar en un factor de diez, lo cual es bastante significativo. Esto llevará a las minas a utilizar tecnología más avanzada, como la espectroscopia, para decidir qué sacar de una mina y qué dejar allí. También se necesitará la reorganización del procesamiento para que sea más flexible con diferentes grados de mineral «.
Cuando miramos la contribución potencial de la industria minera a la energía renovable y un mundo sostenible, el guión cambia a algunas formas significativas en que la industria puede ayudar a liderar el camino hacia un futuro verde. Según la Agencia Internacional de Energía, las energías renovables serán las principales fuentes de suministro de nueva energía hasta 2040. Se estima que las energías renovables superarán al carbón como la mayor fuente de generación eléctrica para 2030. Según el Foro Económico Mundial (WEF), la industria minera está «en una posición única para contribuir a la transición hacia un mundo sostenible».
La tendencia hacia las energías renovables significa que la industria minera buscará extraer cada vez más cobre para alimentar energía solar, energía eólica y automóviles eléctricos. El platino y el paladio son minerales valiosos en la producción de pilas de combustible. También se necesita estaño para los coches eléctricos. Otros minerales que se necesitan para la energía renovable incluyen aluminio, litio, cobalto y metales de tierras raras como neodimio y lantano.
Nuevas fronteras: mar profundo, espacio y redescubrimiento
A medida que la industria mira hacia el futuro en busca de oportunidades del mañana, varias áreas clave emergen como pioneras.
En «Veinte mil leguas de viaje submarino», Julio Verne predijo el futuro cuando describió una operación minera en el fondo del océano. Ahora esa visión está comenzando a hacerse realidad. La minería en aguas profundas es un concepto relativamente nuevo en la minería, y las tecnologías submarinas apenas están comenzando a arañar la superficie de lo que es posible.
La perspectiva de importantes oportunidades de extracción se encuentra justo en los fondos marinos, especialmente considerando que solo hemos explorado el cinco por ciento de las profundidades del océano. Las profundidades marinas han creado formaciones con metales de gran valor que se pueden extraer. Los módulos polimetálicos, formaciones del tamaño de una pelota de béisbol que cubren el lecho marino, son fuentes ricas en níquel, cobalto, cobre y magnesio. Los sulfuros polimetálicos se forman cuando el agua caliente de la corteza terrestre se encuentra con el agua fría, lo que da como resultado formaciones de chimeneas ricas en hierro, plata y oro. Las formaciones de la corteza submarina y las montañas (principalmente en el Pacífico) son ricas en metales de tierras raras, como cobalto, vanadio, molibdeno, platino y telurio.
Todas estas formaciones de aguas profundas presentan enormes oportunidades futuras y desafíos igualmente impresionantes. Se necesitan enormes inversiones de capital en equipos diseñados específicamente para aguas profundas y duras. Si bien algunas empresas mineras de aguas profundas están a la vanguardia de esta nueva frontera, la tecnología aún no se ha probado a gran escala. Además, la cuestión de qué países y entidades tienen derecho a minar partes del océano seguramente será un tema controvertido. Finalmente, muchos ambientalistas están preocupados con razón por el impacto de la minería en un frágil ecosistema oceánico.
Siempre que estos problemas se puedan abordar de manera efectiva y se superen los desafíos, la industria minera puede esperar navegar en esta nueva frontera de aguas profundas que puede presagiar una nueva era de productividad.
La minería espacial puede parecer algo sacado de «Star Trek» o «Star Wars», pero es una frontera futura que puede no estar demasiado lejos. Algunos expertos sostienen que la minería de asteroides puede ser una realidad para el 2025. ¿Por qué asteroides y no Marte primero? Además de contener minerales valiosos como el platino y el paladio, llegar a un asteroide que está cerca de la Tierra requiere mucha menos energía que llegar a un planeta lejano como Marte.
La NASA y los defensores de la minería espacial han analizado las muchas formas en que se pueden extraer los asteroides, con la mayoría de las ideas centradas en lanzar un ejército interconectado de dispositivos robóticos y naves espaciales mineras sin tripulación para extraer minerales y enviarlos de regreso a la tierra. Algunos dicen que los humanos pronto podrían seguirlos, pero la baja gravedad superficial de los asteroides ofrece algunos obstáculos serios.
Aunque Marte es un destino mucho más lejano, se estima que el planeta rojo es rico en menas y otros minerales valiosos. Además, si la colonización es el objetivo final, las actividades mineras en un planeta como Marte pueden permitir que las colonias sean autosostenibles. La NASA continúa aprovechando las mentes frescas en el mundo académico para generar una lluvia de ideas sobre nueva robótica minera diseñada para superficies celestes como Marte.
La luna es otro cuerpo celeste mucho más cercano a nosotros que también ofrece potencial minero. La Agencia Espacial Europea planea comenzar a minar allí para 2025 en busca de recursos que puedan ayudar a mantener estancias lunares e investigaciones más prolongadas. La superficie de la luna es rica en óxido de hierro y los científicos dicen que es posible extraer bolsas profundas de oxígeno del suelo lunar.
Claro, la minería espacial puede sonar como una fantasía de la última película de ciencia ficción, las agencias espaciales, la comunidad académica y los soñadores científicos están sentando rápidamente las bases para «la última frontera» en la minería.
De vuelta a la tierra, la robótica puede ayudar a la industria a redescubrir oportunidades para reabrir minas abandonadas. Como se mencionó anteriormente, las tecnologías automatizadas, así como el equipo submarino, ofrecen oportunidades para reabrir minas antiguas para nuevos proyectos de excavación, incluso cuando se han inundado. El Viable Alternative Mine Operating System (VAMOS) es una nueva tecnología desarrollada por un consorcio de 16 organizaciones europeas y entidades de investigación. Su sistema submarino no es para el fondo del océano, sino que se está probando en el sitio cerrado e inundado de Silvermines, Irlanda, para extraer barita, el principal mineral de bario.
Ya se han desarrollado sistemas robóticos para ingresar a áreas que están fuera del alcance de los humanos, lo que ayuda a mapear minas abandonadas para una posible reapertura o para buscar minerales valiosos. Con los miles de sitios cerrados o inundados en todo el mundo, los robots y las máquinas de alta tecnología podrían ayudar a crear nuevas fuentes significativas de ingresos mineros de las minas antiguas.
El futuro de la minería se ve brillante
No hay duda de que la industria minera enfrenta algunos desafíos importantes. La creciente demanda de minerales y metales, junto con la presión para aumentar la producción de manera rentable, pone a muchas operaciones mineras en una situación difícil.
Afortunadamente, la transformación digital y las nuevas tecnologías ofrecen a las empresas mineras grandes oportunidades para ser más eficientes, impulsar la producción y reducir costos al tiempo que hacen que el entorno laboral sea más seguro. Y, aunque el impulso por la sostenibilidad y el ambientalismo puede tener vientos en contra, las operaciones mineras se están volviendo cada vez más «verdes» y también se están beneficiando del impulso de materiales para construir automóviles eléctricos y fuentes de energía renovables. Finalmente, las oportunidades futuras para la minería en las profundidades marinas, el espacio y las minas abandonadas significan que la industria tiene más fronteras que conquistar.
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Este artículo ha sido publicado originalmente por Komatsu (2019). Ha sido traducido y publicado por Gerens en julio de 2021.