El camino para eliminar las emisiones: qué está haciendo la industria minera para lograr cero emisiones de gases de efecto invernadero en la minería de superficie

En el último informe especial sobre el calentamiento global, los científicos prevén que posiblemente la temperatura de nuestro planeta se eleve 1,5 °C por encima de los niveles preindustriales en tan sólo doce años. Ya estamos viendo las consecuencias provocadas por un aumento de 1 °C en la actualidad: fenómenos meteorológicos más extremos, como inundaciones y sequías, mayor derretimiento de la nieve en el Ártico que resulta en elevaciones del nivel del mar y que pone en riesgo a los hábitats de baja altitud, y la elevación de la temperatura en los océanos que provoca acidez y decoloración de los corales.

El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) de las Naciones Unidas ha señalado que, para limitar el aumento de temperatura a tan sólo 1,5 ºC, se requieren cambios rápidos, sin precedentes y de amplio alcance en todos los aspectos de la sociedad. De acuerdo con las proyecciones del modelo del IPCC, Informe Especial sobre el Calentamiento Global de 1,5 ºC, las emisiones globales antropogénicas (causadas por la actividad humana) de CO₂ deben reducirse en un 45 por ciento para el 2030 y alcanzar el cero neto para el 2050.

El camino hacia el objetivo de cero emisiones de carbono es un desafío global y multisectorial, y desarrollar planes de acción para lograrlo requiere un compromiso por parte de la industria, innovación y nuevas soluciones tecnológicas. Los desafíos para desarrollar planes de acción para la descarbonización en la industria minera deben adaptarse a cada operación, teniendo en cuenta los pilares clave: la eficiencia energética, la energía híbrida, la integración de microrredes, los vehículos alternativos, el diseño de minas y la adaptación de procesos a fuentes de energía alternativas. Específicamente, uno de los desafíos críticos que debe enfrentarse es el uso del diésel.

La flota minera es una de las principales fuentes de emisiones de gases de efecto invernadero (GHG, por sus siglas en inglés) de la industria. El equipamiento móvil de minería en una mina de superficie puede representar hasta el 30 por ciento de las emisiones de GHG de esa ubicación, o hasta el 80 por ciento, si la mina no tiene instalaciones cercanas para la fundición o la refinería. Los camiones transportadores grandes pueden representar más del 50 por ciento del total de emisiones de la flota móvil de superficie.

En 2018, el Comité Internacional de Minería y Metales (ICMM, por sus siglas en inglés) lanzó la iniciativa de Innovación para Vehículos más Limpios y más Seguros (ICSV, por sus siglas en inglés), que reúne a veintisiete de las empresas mineras líderes de todo el mundo y a diecinueve fabricantes de equipos originales para acelerar la innovación en el desarrollo de una nueva generación de vehículos para minería y para mejorar los existentes. El objetivo del ICMM es reducir las emisiones de GHG, las emisiones de material particulado de diésel y las interacciones entre los vehículos para mejorar la seguridad. La iniciativa ICSV busca lograr que los vehículos utilizados en la minería de superficie estén libres de emisiones de GHG para el 2040, al abordar la fuente principal de emisiones del Alcance 1, que son las emisiones directas de fuentes bajo la propiedad o el control de una entidad (es decir, emisiones de la flota de minería de superficie).

¿Cómo lo podemos lograr?

En colaboración con el grupo de trabajo de ICSV, recientemente completamos un estudio para determinar el camino a seguir. El objetivo del estudio era determinar las vías de implementación para lograr el objetivo del ICMM de cero emisiones en los camiones de transporte de superficie. Para lograrlo, evaluamos siete tipos de aplicaciones mineras representativas de los perfiles de transporte y operaciones de minería de superficie de una empresa miembro del ICMM y analizamos las tecnologías que podrían permitirles reducir sus emisiones de GHG.

Tener un enfoque multidisciplinario y multisectorial era fundamental para ofrecer orientación sobre las vías de descarbonización a medida que las empresas mineras con distintos tipos de operaciones de superficie siguen fortaleciendo sus compromisos contra el cambio climático. Nuestra metodología combinó ingeniería y conocimientos de minería con la identificación y evaluación de tecnología, oportunidades de inversión y planificación comercial, financiamiento sostenible, consultoría, y las prácticas recomendadas sobre el medioambiente y el impacto social.

En la primera fase del estudio se desarrolló un modelo de simulación del perfil energético estático. Este modelo nos permitió analizar el consumo de energía y las emisiones de GHG en un ciclo de uso intensivo de los camiones de transporte para minería en siete tipos distintos de aplicaciones de minería de superficie:

1. Transporte en plataforma largo (hasta 30 km)
2. Transporte en plataforma corto (hasta 5 km)
3. Transporte largo en bajada
4. Transporte largo en subida
5. Transporte corto en bajada
6. Transporte corto en subida
7. Transporte (hasta 5 km)

Una vez que se desarrollaron los perfiles para cada una de las aplicaciones, surgió la importancia de determinar la viabilidad presente y futura de las tecnologías de reducción de GHG para respaldar a la próxima generación de camiones mineros. El estudio analizó el estado actual de las tecnologías comercialmente disponibles y emergentes que podrían permitir la reducción significativa o la eliminación completa de emisiones de GHG del transporte de superficie.

Evaluamos solo tecnologías transformadoras y, de acuerdo con las instrucciones del ICMM, no consideramos formas alternativas de transporte (por ejemplo, trituración en la mina o transporte con vías). Conservar las ventajas de los camiones de minería de superficie convencionales será vital para garantizar una vía de descarbonización exitosa que pueda aplicarse en tantas operaciones de minería de superficie como sea posible.

Además de las estrategias para reducir los GHG, se desarrollaron estimaciones de gastos de capital y operativos, y de los costos normalizados del carbono conservado para cada una de las tecnologías transformadoras que se mencionan, en relación con los camiones de minería de superficie:

• Uso de biodiésel B100
• Vehículos eléctricos híbridos (HEV, por sus siglas en inglés) con biodiésel B100
• Vehículos eléctricos a batería (BEV, por sus siglas en inglés), sin catenaria
• BEV con catenaria (es decir, con asistencia tipo trolley)
• Vehículos eléctricos con pila de combustible de hidrógeno (FCEV)

¿Qué aprendimos?

Si bien estas tecnologías presentan vías definitivas para que el ciclo de funcionamiento de los camiones para minería de superficie no emita GHG, cada vía presenta distintas ventajas y desventajas, oportunidades y desafíos cuando se las implementa en las distintas aplicaciones de minería de superficie. Varios aspectos relacionados con la configuración de los camiones, el contexto operativo y el desempeño de los vehículos afectan en forma directa la viabilidad de cada tecnología y las premisas iniciales requeridas para estimar los costos de reducción de GHG. Estas son algunas consideraciones:

• Biodiésel B100: la viabilidad del biodiésel B100 depende de la integración de diseños optimizados de motor; la disponibilidad, la cadena de suministro y la logística de obtener B100; y el costo competitivo del B100 frente al diésel.
• HEV con biodiésel B100: los HEV con B100 requieren consideraciones similares, con el agregado de la necesidad de mayor densidad de energía en la batería y tiempos de recarga menores para mitigar el impacto sobre la productividad de la flota de camiones y los requerimientos de infraestructura del terreno.
• BEV sin catenaria: además de tener costos menores de batería y mayores requerimientos de densidad de energía, los BEV sin asistencia tipo trolley tienen mayores requerimientos de infraestructura de carga. En el contexto de costos de electricidad competitivos y un perfil con mayor predominancia de transporte con carga en bajada (por ejemplo, con frenado regenerativo), esta vía tecnológica presenta un gran potencial económico para operaciones mineras.
• BEV con catenaria: además de tener consideraciones similares a las de los BEV sin catenaria, los BEV con asistencia tipo trolley integran una tecnología madura. Si la infraestructura de catenaria debe reubicarse con frecuencia, los costos pueden resultar prohibitivos. Sin embargo, en los perfiles de transporte con carga en subida, en los que la estructura de catenaria puede permanecer en su lugar por años, es posible aprovechar plenamente las ventajas de los BEV con catenaria (por ejemplo, menos requerimientos de carga y mayor desempeño de velocidad en subida frente a los BEV sin catenaria).
• FCEV con hidrógeno: en comparación con los BEV, los FCEV con hidrógeno presentan una vía más clara para integrar pilas de combustible de hidrógeno en camiones transportadores grandes con mucha capacidad de carga. Si bien presentan menor eficiencia energética de la red al vehículo que los BEV, los FCEV tienen un alcance más amplio que los BEV (dependiendo de la configuración del tren de transmisión), y esto mitiga el impacto en la productividad de los camiones de la flota.

Aunque persiste la incertidumbre en la evolución de las tecnologías relacionadas a los camiones mineros y en los desafíos para la implementación de las distintas vías de solución para la reducción de GHG, no queda duda de que los paradigmas de operación de minería en superficie deberán ajustarse a la inclusión de camiones para minería de superficie libres de GHG y garantizar una alta productividad y flexibilidad operativa, así como bajar los costos de propiedad.

Esta publicación del blog se basó en la presentación “Identificación de vías para la implementación de camiones de transporte con cero emisiones para reducir las emisiones de GHG de Alcance 1 (Identification of implementation pathways for zero emission surface haulage trucks to reduce Scope 1 GHG emissions)” de Michael Bobotis en la Exposición y Convención Virtuales del Instituto Canadiense de Minería, Metalurgia y Petróleo del 2021.

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