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Jul 17, 2023

La minería implementa tecnología innovadora para encontrar cobre y otros metales para vehículos eléctricos

Los mineros están recurriendo al aprendizaje automático, la química de vanguardia y otros medios innovadores para aumentar el suministro de materiales críticos como el cobre y el grafito en medio de la creciente demanda de productos ecológicos.

Los mineros están recurriendo al aprendizaje automático, la química de vanguardia y otros medios innovadores para aumentar el suministro de materiales críticos como el cobre y el grafito en medio de la creciente demanda de tecnologías verdes.

En 2011, Nico Cuevas, un inmigrante mexicano y residente de Arizona, se dio cuenta de que Tesla necesitaría una fuente de grafito para los ánodos de batería para construir vehículos eléctricos en los EE. UU. Afortunadamente, dio la casualidad de que la familia de un amigo era dueña de una mina de grafito artesanal en México. Lamentablemente extrajo el tipo de grafito equivocado.

Doce años después, Cuevas es director ejecutivo de la startup Urbix, un innovador productor de grafito con sede en Mesa, Arizona. Utiliza el aprendizaje automático para descubrir cómo crear ánodos de grafito uniformes aptos para su uso en baterías de vehículos eléctricos a partir de una variedad de formas naturales y sintéticas de grafito.Ya acordó suministrar grafito para sus celdas a SK On, un fabricante surcoreano de baterías y chips.

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Urbix es una de varias nuevas empresas estadounidenses que desarrollan métodos alternativos en la búsqueda de nuevos suministros de minerales críticos, proporcionando una innovación crucial a medida que el suministro de estos materiales es cada vez más limitado.

Los gobiernos y las empresas están buscando nuevas fuentes de minerales críticos para satisfacer la creciente demanda de vehículos eléctricos, baterías, energías renovables e infraestructura de electrificación. A pesar de una reciente serie de anuncios de inversión, los analistas pronostican déficits en los próximos años. "Si todos los proyectos planificados se realizan, y eso es un gran si, podrían cubrir cerca de tres cuartas partes de las necesidades energéticas en el futuro", dijo Fatih Birol, director ejecutivo de la Agencia Internacional de Energía.

China procesa y produce la mayoría de los minerales críticos del mundo, lo que genera preocupaciones de que las tensiones geopolíticas puedan cortar su suministro a los fabricantes estadounidenses. Las restricciones a las exportaciones de galio y germanio impuestas por China a partir del 1 de agosto son el ejemplo más reciente. Sin embargo, el apoyo gubernamental a proyectos estadounidenses se ha puesto a disposición a través de proyectos de ley como la Ley de Reducción de la Inflación del año pasado, para fomentar la producción nacional.

Los mineros han estado buscando nuevos depósitos e invirtiendo en nuevas instalaciones de procesamiento, pero estos esfuerzos tardarán años, si no décadas, en comenzar a producir. Otros buscan innovación, buscando formas más novedosas de aumentar los rendimientos e incluso recuperar materiales de los desechos mineros existentes.

El aprendizaje automático está demostrando ser una forma de aumentar el rendimiento y reducir las emisiones de carbono derivadas del procesamiento de minerales críticos.

El grafito es una forma natural de carbono en la que la estructura de los átomos permite La energía se mantiene y se distribuye dentro de una batería, de ahí su uso como ánodo en celdas de iones de litio para baterías. “Un ánodo almacena la energía en la batería como una esponja para platos. Lo exprimes y la energía fluye”, dijo Cuevas.

La industria de los vehículos eléctricos utiliza con mayor frecuencia la forma de escamas, pero Urbix ha probado entre 50 y 60 fuentes. "¿Cómo creamos un mecanismo de modelo de control predictivo de aprendizaje automático para que el proceso pueda adaptarse a fuentes específicas para crear el mismo producto final?" dijo Cuevas. "Hemos creado una receta universal para fuentes selectas de grafito".

Cuevas dijo que a través de este El desperdicio de técnicas basadas en aprendizaje automático se reduce significativamente: el 80% de lo que se ingresa como materia prima se utiliza en el producto final. Los rendimientos suelen rondar un tercio utilizando métodos tradicionales.

Urbix ha recibido financiación Serie C y tiene una planta piloto en funcionamiento. También está construyendo una instalación de demostración comercial. Su objetivo es comenzar a producir 28.000 toneladas al año para 2026 y aumentar hasta 320.000 toneladas a partir de 2032, obteniendo grafito de América Latina, Madagascar, Tanzania y el norte de Europa.

Otro innovador es Locus Fermentation Solutions, una empresa química con sede en Solon, Ohio, que tiene como objetivo aumentar los rendimientos de la producción de cobre mediante el uso de biotensioactivos de fuentes naturales como la levadura. Los biosurfactantes son sustancias químicas de microbios que rompen la tensión superficial de un material determinado. Se utilizan comúnmente en cosméticos, atención médica y pesticidas.

Por lo general, el cobre se procesa de dos maneras: sumergiendo el mineral triturado en una solución de agua y productos químicos que permite que los minerales objetivo floten hacia la superficie o disolviendo las rocas en ácido, lo que se conoce como lixiviación, lo que permite que los minerales floten hasta la superficie. . Locus dice que la introducción de biosurfactantes en esta parte del proceso aumentará los rendimientos.

"Estamos mejorando la recuperación del mineral mediante la aplicación de biosurfactantes", dijo Gabi Knesel, vicepresidente de minería y procesamiento de minerales de la empresa.

Locus dice que sus biosurfactantes son mucho mejores que los productos químicos existentes para romper la tensión superficial de las rocas y unirse al cobre. Al agregar biotensioactivos junto con otros productos químicos durante el proceso de remojo, más cobre flota hacia la superficie y se desperdicia menos. Asimismo, agregar biosurfactantes al proceso de lixiviación ayuda a romper la superficie de la roca disuelta, permitiendo que penetre más ácido y, por lo tanto, se extraiga más cobre. Locus afirma que sus biotensioactivos aumentan la producción de cobre en un 7% y ahorran energía porque es necesario triturar menos roca. También está probando su proceso en residuos de mineral de hierro y relaves.

El cobre es uno de los metales clave para la transición verde. Los vehículos eléctricos, por ejemplo, utilizan seis veces más cableado de cobre que los vehículos que funcionan con gasolina.

"El mundo se está electrificando", afirmó Knesel. “Las empresas mineras están bajo presión en dos frentes: necesitan entregar la cantidad de material para la transición y también hay presión de los inversores de los clientes y las comunidades para que sean más respetuosas con el medio ambiente. Locus cubre ambos frentes”, dijo.

Locus está trabajando con importantes empresas mineras, incluidas BHP y Glencore, y los puntos clave de interés son el ahorro de energía gracias a la nueva técnica, así como el aumento del rendimiento, dijo Knesel.

Los grupos preocupados por el medio ambiente hablan a menudo de residuos mineros o los llamados relaves, pero las empresas mineras no tanto. Las presas de relaves se han derrumbado, lo que ha provocado enormes desastres: la falla de la presa de relaves de Brumadinho en Brasil en 2019 mató a 270 personas y el propietario de la mina Vale acordó un acuerdo de 7 mil millones de dólares. Incluso fuera de los desastres, los problemas relacionados con la contaminación del agua y otros problemas ambientales siguen siendo motivo de preocupación.

Phoenix Tailings, una startup con sede en Woburn, Massachusetts, ve potencial en esos desechos: su objetivo es recuperar tierras raras de los relaves. "Queremos limpiar el mundo en el proceso de producción de los metales que necesitamos", dijo Nicholas Myers, director ejecutivo de la empresa. "A largo plazo necesitamos conseguir más proveedores de estos metales, en particular de tierras raras".

Phoenix encuentra sitios mineros donde los desechos de relaves están libres de elementos radiactivos como el torio y el uranio. Luego extrae y procesa los desechos para recuperar las tierras raras necesarias en imanes permanentes para tecnologías verdes como vehículos eléctricos y turbinas eólicas marinas. La idea de aprovechar los desechos mineros no se ha probado a mayor escala, según Myers, por lo que, en teoría, cientos de sitios podrían usar este método para recuperar los minerales objetivo.

"Casi todo el suministro de tierras raras proviene de China, por lo que es un área en la que pensamos que podríamos marcar la diferencia", afirmó Myers. Actualmente, la compañía tiene una instalación piloto en el norte del estado de Nueva York y dice que no produce residuos al reciclar lo que queda del procesamiento de los relaves.

Escriba a Yusuf Khan a [email protected]

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Apareció en la edición impresa del 21 de julio de 2023 como "Los mineros utilizan métodos novedosos para encontrar materiales clave para vehículos eléctricos".

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El departamento de noticias del Wall Street Journal no participó en la creación de este contenido.