Cada año, el mundo consume 50 mil millones de toneladas de arena, grava y piedra triturada. Esto equivale a 12.5 millones de piscinas olímpicas, convirtiéndolo en el material sólido más utilizado por los humanos.
La arena está oculta en nuestro entorno: en el concreto de edificios y aceras, en el vidrio de las ventanas y en los microchips que impulsan nuestra tecnología. Sin embargo, la demanda sigue creciendo, mientras que la extracción de arena en ríos, lagos, playas y océanos está causando una crisis ambiental.
Aunque la arena se renueva naturalmente, en muchas regiones se extrae más rápido de lo que puede regenerarse. La arena del desierto no es útil para la construcción debido a la forma redondeada de sus granos, y producir arena artificial mediante la trituración de roca requiere mucha energía y genera altas emisiones.
Sin embargo, hay una oportunidad en la minería. Cada año, la industria minera tritura y descarta miles de millones de toneladas de minerales como desecho. Por volumen, los residuos mineros representan la mayor fuente de desechos generados.
No hay nada mágico en la arena: es simplemente roca desgastada en pequeñas partículas. Investigaciones recientes demuestran que es posible extraer más valor de los minerales al producir arena a partir del mineral extraído.
Esto resolvería dos problemas a la vez: cómo evitar los desechos mineros y cómo abordar la crisis de la arena. A este enfoque lo llamamos minería “de la nariz a la cola” (nose-to-tail mining), siguiendo la tendencia en gastronomía de aprovechar cada parte de un animal.
Las fallas de los relaves
Los sulfuros, óxidos y carbonatos metálicos que pueden convertirse en hierro, cobre y otros metales representan solo una pequeña fracción de los enormes volúmenes de mineral que deben procesarse. El proceso de extracción de metales genera dos tipos principales de residuos: 13 mil millones de toneladas de relaves y 72 mil millones de toneladas de roca estéril, que ha sido volada pero no triturada.
Durante décadas, los científicos han soñado con utilizar los relaves como sustituto de la arena natural. Los relaves suelen ser ricos en silicatos, el componente principal de la arena.
Pero hasta la fecha, la realidad ha sido decepcionante. En los últimos 25 años, se han publicado más de 18,000 artículos de investigación sobre el tema. Sin embargo, solo unas pocas minas han encontrado formas de reutilizar y vender los relaves.
¿Por qué? Primero, los relaves rara vez cumplen con las estrictas especificaciones requeridas para materiales de construcción, como el tamaño de las partículas, la composición mineral y la durabilidad.
Segundo, llevan consigo un estigma. Los relaves suelen contener sustancias peligrosas liberadas durante la minería. Esto hace que los gobiernos y los consumidores sean comprensiblemente cautelosos a la hora de utilizar desechos mineros en los hogares y en el entorno construido.
Ninguno de estos problemas es insuperable. En nuestra investigación, proponemos una nueva solución: fabricar arena directamente a partir del mineral.
El proceso de fabricar arena
Convertir roca en metal es un proceso complejo de múltiples etapas que varía según el tipo de metal y el tipo de mineral. Después de la trituración, los minerales en el mineral suelen separarse mediante flotación, donde los minerales sulfurados que contienen metales se adhieren a diminutas burbujas que flotan a través de la suspensión de roca y agua.
En esta etapa, el mineral residual normalmente se separa para ser desechado como residuo. Pero si continuamos procesando el mineral, por ejemplo, haciéndolo girar en un ciclón, se pueden eliminar impurezas y lograr el tamaño y la forma de partícula adecuados para cumplir con las especificaciones de la arena.
A esto lo hemos denominado «arena de mineral» (ore-sand), para distinguirlo de los relaves. No se produce a partir de desechos de relaves, sino que es un producto deliberado del mineral.
Más del mineral
Esto no es solo teoría. En la mina de mineral de hierro Brucutu en Brasil, la empresa minera Vale ya está produciendo un millón de toneladas de arena de mineral al año. La arena se utiliza en la construcción de carreteras, la fabricación de ladrillos y el concreto.
Este avance surgió de una tragedia. En 2015 y 2019, las presas construidas para almacenar relaves en dos de las minas de hierro de Vale colapsaron, provocando flujos de lodo mortales. Cientos de personas murieron, muchas de ellas empleados de la empresa, y las consecuencias ambientales aún persisten.
En respuesta, la empresa financió a investigadores (como nuestro grupo) para encontrar formas de reducir la dependencia de las presas de relaves en favor de alternativas mejores.
Tras nuestro trabajo con Vale, investigamos la posibilidad de fabricar arena de mineral a partir de otros tipos de minerales, como el cobre y el oro. Hemos realizado pruebas exitosas en la mina de cobre y oro Cadia de Newmont en Australia. Aquí, utilizando métodos innovadores, hemos producido una arena de mineral más gruesa que no requiere tanta mezcla con otras arenas.
Beneficios y ventajas de la arena mineral
La arena de mineral ya se está produciendo y vendiendo en la mina de mineral de hierro Brucutu de Vale en Brasil. El procesamiento de arena de mineral tiene más sentido para minas ubicadas cerca de ciudades. Esto por dos razones: para evitar el riesgo que representan las presas de relaves para las personas que viven cerca y para reducir los costos de transporte asociados con el traslado de arena a largas distancias.
Nuestra investigación previa mostró que casi la mitad del consumo mundial de arena ocurre dentro de un radio de 100 kilómetros de distancia de una mina. Esta misma podría producir arena de mineral junto con metales. Dado que la minería de metales ya requiere una trituración y molienda intensivas, descubrimos que la arena de mineral puede producirse con un menor consumo de energía y menores emisiones de carbono que la extracción de arenas convencionales.
El desafío de la escala
Para cualquier nueva idea o industria, la parte más difícil es pasar de las primeras pruebas a una adopción generalizada. No será fácil hacer de la arena de mineral una realidad.
Una razón es la inercia. Las empresas mineras tienen procesos bien establecidos y toma tiempo y esfuerzo introducir nuevos métodos.
Se necesitará el compromiso y la colaboración de la industria, políticas gubernamentales de apoyo y la aceptación del mercado. Los principales compradores de arena, como la industria de la construcción, deben poder probar y confiar en el producto.
Sin embargo, el beneficio es real. La arena de mineral nos ofrece una rara oportunidad de abordar dos grandes problemas ambientales a la vez: reducir el volumen de desechos mineros y la necesidad de presas de relaves potencialmente peligrosas, y proporcionar una alternativa más sostenible a la extracción destructiva de arena.
Este artículo ha sido publicado originalmente en The Conversation. Ha sido traducido y publicado en GĚRENS en marzo de 2025.
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