Tratamiento de efluentes mineros con ósmosis inversa: comparación de tecnologías con aplicación de energía solar

Abstract

La minería ha sido y es un motor clave para el desarrollo económico en muchos países, y se espera que juegue un papel fundamental en la transición energética mundial. No obstante, su crecimiento y desarrollo, especialmente en el siglo pasado, ha llevado parejo una serie de implicaciones sociales y ambientales que obligan a un replanteamiento de la práctica minera. En esta línea, este trabajo se propone evaluar la viabilidad tecnoeconómica de la aplicación de la energía solar al tratamiento de efluentes mineros con ósmosis inversa. De esta forma, se busca reducir una de las problemáticas principales ligadas a la minería, como es el tratamiento de efluentes contaminados, a través de una energía limpia, consiguiendo así un impacto mínimo en el medio. Dicho análisis se realiza a través de dos casos prácticos, a muy distinta escala y climatología, que buscan aunar las diversas realidades del sector minero en la actualidad: la Gran Minería del cobre chilena y la Minería del oro Artesanal y de Pequeña Escala de Ecuador. Los resultados demuestran que la ósmosis inversa es una técnica versátil y eficaz para el tratamiento de efluentes mineros, obteniéndose un consumo específico (SEC) de 0,81 kWh/m3 , muy por debajo del correspondiente a aplicaciones de agua de mar (SWRO). Asimismo, cuatro de los cinco escenarios planteados baten en términos de LCOE a las opciones convencionales no renovables. Con todo, tras evaluar diversos aspectos económicos, de rendimiento, de impacto ambiental y las perspectivas de futuro, se concluye que combinar el bajo coste de la producción fotovoltaica bifacial con el almacenamiento térmico de sales fundidas de la termosolar es la opción más recomendable para obtener una energía eléctrica gestionable y limpia para la minería a gran escala. Por su parte, cuando los requerimientos de potencia sean menores y no se necesite almacenamiento, la fotovoltaica se postula como la opción más rentable para una minería a menor escala y con menor capacidad inversora.

Mining was, and still is, a significant driver for economic development in many countries, and it is expected to play a major role in the global energy transition. Yet, its growth and development, particulary in the past century, has led to several environmental and social implications that forces a reassessment of the mining practice. In this regard, this project intends to evaluate the techno-economic feasibility of the application of solar energy in the treatment of mining efluents with reverse osmosis. Thus, one of the main concernsin mining is minimized using clean energy and a minimum impact on the environment is therefore achieved. The cited analysis is carried out through two practical cases, at a very different scale and climatology, in order to unite all the different realities of the mining sector: the great copper mining of Chile and the artisanal and small scale gold mining (ASM) of Ecuador. Results reveals that the reverse osmosis is a versatile and effective technique for the treatment of mining effluents. The Specific Energy Consumption (SEC) obtained is 0,81 kWh/m3 , much lower than in Sea Water Reverse Osmosis applications (SWRO). Furthermore, four out of the five scenarios analysed beat the conventional non-renewable options in terms of LCOE. All in all, after evaluating several economomic, performance, and environmental aspects as well as future perspectives of the respective scenarios, combining the low-cost bifacial PV production with molten salts thermal energy storage appears to be the most recommended option to obtain a dispatchable and clean electric energy for large-scale mines. Likewise, for lower power requirements and no storage, photovoltaics resulted the most cost-effective option for a small-scale and low- resources kind of mining.