En la ciudad de Limerick, en el oeste de Irlanda, en el emplazamiento de una refinería de aluminio, se está construyendo una carretera pavimentada de 500 metros en un experimento que podría ayudar a Europa a reducir los residuos industriales. El tramo de hormigón de la refinería de Aughinish tiene una base hecha de materiales que incluyen residuos de bauxita, también conocida como barro rojo.
Asuntos fangosos
El barro rojo es lo que queda de la producción de aluminio, el metal que se utiliza en todo, desde papel de cocina y latas de cerveza hasta automóviles eléctricos y fuselajes de aviones. El aluminio proviene de la bauxita, una roca aluminosa formada a partir de un suelo arcilloso rojizo.
Si bien el aluminio tiene innumerables usos comerciales en la vida moderna, los residuos de bauxita no. El lodo normalmente termina en vertederos, ocupa cada vez más espacio y representa una oportunidad de reciclaje perdida.
Un grupo de investigadores recibió financiación de la UE para ayudar a abordar estos tres desafíos y se les ocurrió la idea de utilizar residuos de bauxita para la carretera en la refinería de aluminio de Aughinish. Su proyecto, llamado RemovAL, duró cinco años hasta abril de 2023.
«El vertido de residuos es una práctica que queremos abandonar», afirmó el Dr. Efthymios Balomenos, codirector del proyecto. “Incluso si no hay ningún daño para el medio ambiente, todavía estás usando mucho espacio y tirando la mitad de tu material”.
Los números simples muestran la prueba para la industria y la sociedad: cada tonelada de aluminio producida produce alrededor de dos toneladas de residuos de bauxita.
Cada año, alrededor de 150 millones de toneladas de lodo rojo surgen en todo el mundo de la producción de aluminio, o 20 kilogramos por persona en todo el mundo. De ese total, no más del 3% se recicla y el resto se desecha. A nivel mundial, más de 4 mil millones de toneladas de residuos de bauxita están almacenados y la cifra podría más que duplicarse a 10 mil millones de toneladas para 2050, según la Aluminium Stewardship Initiative, una organización que establece estándares que insta a “soluciones innovadoras” para el lodo rojo.
Laboratorios de ideas
La bauxita lleva el nombre de la ciudad francesa de Les Baux, donde se descubrió el mineral en 1821. Europa produce alrededor de 7 millones de toneladas de residuos de bauxita al año. El barro rojo se acumula para crear colinas artificiales, que ofrecen a la UE la oportunidad de avanzar en su objetivo de crear una economía circular que implique más reciclaje y menos residuos.
RemovAL contó con una variedad de participantes académicos e industriales, incluidos Aughinish Alumina, Rio Tinto en Francia y la empresa minera y metalúrgica griega Mytilineos. El proyecto realizó demostraciones en instalaciones industriales de Alemania, Grecia e Irlanda, probando ideas para posibles usos comerciales de los residuos de bauxita. Los objetivos principales eran reducir el desperdicio y hacerlo de manera que se evitaran grandes costos adicionales.
“Nuestro objetivo era llegar casi al punto de equilibrio y con un desperdicio cercano a cero”, dijo Balomenos, consultor de Mytilineos.
Caminos por delante
El equipo de RemovAL demostró que los residuos de bauxita se pueden utilizar como primera capa de cimentación o subbase para carreteras. La base de una carretera, normalmente hecha de piedra triturada de baja calidad, se apoya en el suelo y proporciona una plataforma estable para la siguiente capa de cimentación de mayor calidad.
En la refinería de Aughinish, los residuos de bauxita se depositaron, comprimieron y nivelaron con equipos estándar de construcción de carreteras. Desde su construcción, la carretera ha sido monitoreada durante más de un año para demostrar que no se filtren productos químicos.
RemovAL también demostró que se pueden extraer materiales útiles de los residuos de bauxita, impulsando los esfuerzos de la UE para reducir la dependencia de proveedores extranjeros de productos industriales esenciales. Normalmente, el residuo de bauxita contiene alrededor de dos quintas partes de óxido de hierro, una quinta parte de óxido de aluminio, un 6% de sílice y un 5% de titanio. El lodo rojo incluso contiene tierras raras, un grupo de 17 elementos metálicos con propiedades especiales que facilitan los avances tecnológicos en una variedad de industrias.
“Es una gran cantidad de material, incluso si lo consideramos simplemente como una fuente potencial de hierro”, dijo Balomenos.
En las instalaciones de Grecia y Noruega, el proyecto fundió residuos de bauxita en un horno de arco eléctrico para producir una aleación de hierro adecuada para su uso en la fabricación de acero. RemovAL también extrajo la tierra rara escandio, utilizada en la industria aeroespacial para garantizar la solidez y la resistencia a la corrosión de los componentes.
Después de esto, el residuo restante se utilizó para crear material que se puede agregar a la mezcla de cemento. Si bien las demostraciones fueron un éxito técnico, Balomenos dijo que persisten los obstáculos de costos, principalmente porque las opciones para reutilizar los residuos de bauxita son menos rentables que usar materias primas “vírgenes” de origen local.
“Al final, el vertido de residuos es la única opción económicamente viable para la industria”, afirmó.
Balomenos dijo que, para ecologizar el sector del aluminio, Europa necesitará ofrecer incentivos como subsidios o regulaciones para fomentar el uso de residuos de bauxita y otros subproductos metalúrgicos en lugar de materias primas recién extraídas.
Más metales
El desafío de los residuos de metales en Europa se extiende mucho más allá del aluminio. Otros investigadores respaldados por la UE, agrupados en un proyecto llamado NEMO, intentaron encontrar usos comerciales para las reservas de residuos resultantes de la minería de cobre, zinc, plomo y níquel.
Se estima que Europa tiene 28 mil millones de toneladas de residuos minerales conocidos como relaves de la producción pasada de estos metales, y cada año se producen otros 600 millones de toneladas. El cobre, el zinc, el plomo y el níquel son vitales para impulsar la transición verde de Europa. Sin ellos, las turbinas eólicas, los vehículos eléctricos y muchas otras tecnologías limpias serían imposibles.
Pero los relaves tienen su propia huella ambiental. Estos residuos suelen quedar en estanques de residuos, contienen azufre y, cuando se exponen a la lluvia, producen ácido sulfúrico.
“Este ácido sulfúrico puede comenzar a filtrar elementos potencialmente peligrosos al medio ambiente, el suelo y el agua”, afirmó el Dr. Peter Tom Jones, director del Instituto KU Leuven para Metales y Minerales Sostenibles en Bélgica. “El drenaje ácido de las minas es uno de los problemas más importantes de la industria minera cuando se trata de minerales sulfídicos”.
Técnica prometedora
Jones formó parte de NEMO, que finalizó en noviembre de 2022 después de cuatro años y medio. Los investigadores utilizaron sitios en Finlandia e Irlanda para probar la viabilidad de una técnica conocida como biolixiviación para eliminar metales valiosos de los relaves de las minas y convertir los desechos restantes en un material que no sólo es más seguro sino que también podría actuar como aditivo en la fabricación de cemento.
Ya se pueden recuperar metales valiosos de los relaves mediante un proceso llamado lixiviación. Se utilizan productos químicos, normalmente ácidos, para disolver los metales y lixiviarlos de los residuos para poder recuperarlos.
Si bien es similar a la lixiviación química, la biolixiviación hace que los organismos vivos hagan el trabajo. Los microbios se alimentan de elementos de los desechos de la mina y luego crean un ambiente ácido que disuelve los metales. El proceso tiene el potencial de ser más económico y eficaz que la lixiviación química.
Los investigadores demostraron que la biolixiviación es una forma viable de recuperar metales como el níquel de los relaves. Y la calidad del metal sería suficiente para, por ejemplo, la producción de baterías.
También descubrieron que, con procesos de recuperación adicionales, la biolixiviación podría extraer valiosas tierras raras de ciertos desechos mineros. Además, después de la biolixiviación, los residuos eran menos ácidos y podían transformarse en un aditivo para mezclas de cemento.
Preguntas sobre costos
Pero al igual que con el equipo RemovAL, los investigadores de NEMO descubrieron que estos procesos son demasiado costosos en la actualidad para ser comercialmente atractivos.
“Una cosa es desarrollar la tecnología para convertir los relaves en metales y materiales de construcción recuperados”, dijo Jones. “Es algo completamente diferente hacerlo de una manera que sea económicamente viable”.
Dijo que cantidades relativamente bajas de metales críticos en los relaves significan que los costos operativos tienden a ser más altos que los ingresos potenciales y que, como resultado, extraer materias primas suele ser una opción más barata, especialmente cuando se hace en países de bajo costo donde los estándares sociales y de gobernanza (ESG) del medio ambiente son más bajos. No obstante, NEMO ha ayudado a producir tecnologías que señalan el camino hacia la recuperación eficiente de metales a partir de materiales extraídos y que limpian los desechos.
Con el marco regulatorio y los incentivos adecuados, la biolixiviación y tecnologías emergentes similares podrían resultar más económicas. Mientras tanto, estos procesos pueden ayudar a Europa a cumplir el objetivo de ampliar el suministro de materias primas críticas mediante la limpieza de relaves y la mejora de la extracción de minerales.
La investigación de este artículo fue financiada por el Programa Horizon de la UE. Las opiniones de los entrevistados no reflejan necesariamente las de la Comisión Europea. Si te gustó este artículo, considera compartirlo en las redes sociales.
Este artículo fue publicado originalmente en Horizon, la revista de Investigación e Innovación de la UE.
Fuente: ZME Science.
