PRINCIPALES PRODUCTOS DE CODELCO: COBRE Y MOLIBDENO
Cobre
El cobre, principal producto de la Corporación, es un metal que tiene un amplio uso y una diversidad de aplicaciones en todo el mundo, que van desde la conducción de electricidad hasta la decoración en arquitectura. Sus múltiples propiedades lo han transformado en un metal clave en la historia de las civilizaciones humanas. Entre éstas destacan:
• color atractivo;
• resistencia a la corrosión;
• dúctil;
• duro (no se quiebra fácilmente);
• maleable;
• fácil de soldar;
• fácil de alear con otros metales;
• gran conductor de electricidad y calor.
El cobre, además, tiene propiedades antibacterianas, lo que abre un
enorme potencial de aplicación en el campo de la medicina y el procesamiento
de alimentos, entre otras áreas.
Desde el punto de vista de la sustentabilidad, el cobre destaca por tener las siguientes características:
• Es reciclable, lo que ha permitido que una fracción importante del cobre consumido mundialmente sea reutilizado.
• Es un micronutriente esencial para todas las formas de vida, desde las plantas hasta los seres humanos.
• Su alta conductividad lo convierte en un material que aumenta la eficiencia energética de motores, equipos eléctricos y componentes electrónicos.
Molibdeno
El
molibdeno
fue recién identificado y bautizado como tal en el siglo XVIII. Hasta
entonces se lo conocía erróneamente como una forma de grafito o plomo.
A fines del siglo XIX, comenzó a utilizarse industrialmente, reemplazando
al tungsteno en la preparación de aleaciones de acero de alta resistencia
al impacto.
Sus propiedades principales son:
• baja dilatación térmica;
• buena conductividad eléctrica y de calor;
• buena rigidez;
• se funde a una temperatura muy alta;
• alta densidad.
Se usa principalmente en aleaciones de acero, hierro colado y superaleaciones,
a las que aporta propiedades como mayor dureza a altas temperaturas
y resistencia a la corrosión en ambientes agresivos.
Estas aleaciones se utilizan en aplicaciones industriales y de alta tecnología. Como sustancia química, el molibdeno también se utiliza en el desarrollo de pigmentos, catalizadores para extraer azufre del petróleo crudo, inhibidores de corrosión
y lubricantes.
¿CÓMO SE PRODUCEN?
Tanto el cobre como el molibdeno se obtienen desde minerales que los
contienen en grados o leyes suficientemente altas para hacer rentables
su extracción y procesamiento. En ocasiones, como sucede en algunas
minas de Codelco, ambos elementos se encuentran en un mismo yacimiento.
En tales casos, la extracción del cobre es el objetivo principal del
negocio y el molibdeno pasa a ser un subproducto que se obtiene con
procesos adicionales.
El cobre se extrae de dos diferentes tipos de mineral. Los súlfuros
de cobre se encuentran en minas a rajo abierto o subterráneas, y se
someten al proceso descrito como línea de súlfuros (ver diagrama).
En este proceso se obtiene, además, el molibdeno como subproducto y
otros subproductos menores.
Los óxidos de cobre, por otra parte, se extraen siempre de minas a rajo
abierto y se procesan según la llamada línea de óxidos (ver diagrama).
En el caso de Codelco, el cobre se produce en dos formas principales:
un producto intermedio, el
concentrado,
con un 30% de cobre; y el cátodo AA, lámina de cobre con un 99,9% de
pureza, que da cuenta de la gran mayoría de la producción de la Corporación.
Algo más del 40% de estos cátodos provienen de la línea de súlfuros,
y el resto de la línea de óxidos.
En el caso del molibdeno, Codelco produce un tipo de concentrado que
es tostado para generar un concentrado más limpio, con un 50% de pureza.
Otros subproductos menores son algunos metales preciosos, contenidos
en los llamados
barros
anódicos, generados en la refinería, y el ácido sulfúrico, producto
de la captura y limpieza de gases en el proceso de
fundición
de los concentrados de cobre.
Tecnología de biolixiviación
La industria minera está permanentemente explorando nuevos métodos
de procesamiento, que rebajen los costos y permitan explotar
yacimientos con menores leyes de una manera sustentable. En
este contexto, Codelco, en una sociedad con la empresa minera
Nippon Mining, ha creado la compañía BioSigma para desarrollar
la tecnología de biolixiviación, es decir, la extracción del
cobre desde el mineral sulfurado por medio de bacterias.
En el año 2006, BioSigma logró el aislamiento de tres cepas bacterianas con un interesante potencial aplicado, así como el secuenciamiento de gran parte de su genoma, abriendo la posibilidad de llegar a entender tanto el mecanismo a la base de la biolixiviación, como su eventual aplicación y optimización. |
EL
CICLO DE VIDA DEL COBRE
Se puede decir que todo material tiene un ciclo de vida, formado por
diferentes etapas o fases concatenadas, desde la extracción de la
materia prima de la tierra hasta su eliminación como desecho o su
reingreso a una etapa previa para re-uso o reciclaje.
Codelco es custodio directo de la primera fase del ciclo del cobre,
aquella que abarca desde la “cuna”, la mina, donde se extrae el mineral,
hasta la “puerta”, el punto en que el producto, ya sea cátodo o concentrado
de cobre, es despachado a los clientes.
Posteriormente viene la fase de manufactura y fabricación, en la que,
a partir de cátodos, se produce alambrón o billets de cobre, que luego
se transformarán en cable, alambre, cañerías, tubos, planchas o perfiles,
entre otros.
En la tercera fase, la de uso, todas estas formas finales adoptadas
por el cobre cumplen la función para la que fueron fabricadas: conducir
corriente eléctrica en los cableados (en casas y muchas otras aplicaciones);
hacer uso más eficiente de energía en motores; transferir el calor
de una llama a un flujo de agua en una cañería; intercambiar aire
o agua, fría o caliente, en aplicaciones (aire acondicionado o calefacción);
transportar gas en forma segura en las casas; coronar la cúpula de
una iglesia y muchas otras.
Una vez que el cobre ha cumplido su vida útil, tiene dos destinos
posibles: ser eliminado como desecho en un depósito de residuos sólidos,
o ser recirculado a alguna etapa previa del ciclo para su reutilización.
Debido a sus propiedades, el cobre en el mundo exhibe tasas importantes
de reciclaje, tanto como metal puro como en sus aleaciones. Se calcula
que sobre el 66% de todo el cobre producido en EE.UU. en los últimos
140 años ha sido recuperado como chatarra y reciclado. Así, se estima
que el cobre reciclado representa sobre un 45% del consumo de este
metal en Europa y sobre un 30% en Estados Unidos.
EL
PERFIL AMBIENTAL DE UN MATERIAL
Las metodologías de análisis de ciclo de vida se aplican a diversos
productos, para estimar la magnitud de los impactos sobre el medio
ambiente de una o más fases de su ciclo de vida. Se puede hacer este
análisis para un refrigerador, un automóvil o incluso de una taza
de té.
En términos generales, los impactos sobre el medio ambiente de cualquier
proceso productivo pueden ser de dos tipos:
• extracción de recursos.
• eliminación de residuos.
A diferencia de los enfoques de gestión ambiental tradicionales, el
análisis de ciclo de vida no sólo incluye los impactos locales del
proceso, sino también todos los impactos “aguas arriba”, es decir,
aquellos relacionados con la producción de los insumos y la energía
necesarios para este proceso. Por ejemplo, las emisiones de SO2
asociadas a una tonelada de cobre corresponderán a la suma de las
emisiones generadas en:
• la extracción y procesamiento del cobre en la mina, en la concentradora,
en la fundición y en la refinería de cobre;
• la producción y transporte del acero usado en esos tres procesos;
• la producción y transporte del petróleo usado en esos tres procesos;
• la producción y transporte del acero usado en la producción y transporte
del petróleo;
• la producción de la energía eléctrica usada en cada etapa, entre
otros.
El análisis de ciclo de vida se compone de:
• Inventario de ciclo de vida: es un catastro exhaustivo de recursos
consumidos y emisiones generadas por unidad de producto;
• Evaluación de ciclo de vida: es un análisis del inventario desde
la perspectiva de aspectos ambientales específicos, como consumo de
agua, energía, potencial acidificante, entre otros.
Durante 2005 y 2006, Codelco realizó este análisis para todas las
fases del ciclo de vida del cobre y del molibdeno involucradas en
sus operaciones, es decir, la producción primaria de estos metales.
Como resultado, se obtuvo un conjunto de indicadores de impacto ambiental
por unidad de cada producto, es decir, por tonelada fina de cada metal.
La figura que muestra el ciclo de producción del cobre y el molibdeno
ilustra los componentes y aspectos del sistema productivo de Codelco
incluidos en el inventario de ciclo de vida de sus productos. En la
tabla 1 se muestran las entradas y salidas principales que se incluyeron
para generar estos inventarios.
Los inventarios de ciclo de vida contemplaron los siguientes procesos
asociados:
• manufactura y procesamiento de insumos y combustibles;
• transporte de insumos y combustibles hasta el lugar de uso;
• transporte de productos intermedios dentro de la planta;
• generación de energía eléctrica por sistema interconectado correspondiente;
• manejo y disposición de residuos y emisiones en la planta;
• iluminación dentro de la planta.
No se incluyeron:
• equipos de capital y su mantención;
• gastos energéticos de oficinas ubicadas fuera de las faenas;
• transporte y servicios de personal;
• transporte de productos desde cada división al punto de despacho.
EVALUACIÓN
DEL CICLO DE VIDA
En esta sección se presentan resultados seleccionados de la evaluación
de ciclo de vida del cobre y molibdeno producidos por Codelco. Las
categorías fueron elegidas por su relevancia en el sector productivo
minero y porque revisten particular interés para la Corporación en
cuanto a identificar aspectos para mejorar el proceso, ya sea a través
de gestión de recursos o de innovación tecnológica.
Es importante recordar que los resultados del inventario se expresan
por tonelada de cobre o molibdeno fino contenido en cada tipo de producto.
Por ejemplo, el consumo de agua se expresa como metros cúbicos de
agua consumida por tonelada de cobre fino producido en forma de cátodo.
A esta cifra contribuyen, en diferente grado, los procesos de producción
desde la extracción del mineral de la tierra hasta la entrega del
cátodo al cliente; en el caso del mineral de súlfuro de cobre: mina,
planta concentradora, fundición y refinería.
A su vez, la contribución de cada proceso a la emisión total puede
separarse en dos partes: las emisiones desarrolladas en la planta
y aquellas exteriormente generadas para producir algún componente
requerido por la planta. Codelco puede actuar directamente sobre las
primeras emisiones, pero sólo indirectamente sobre las segundas, reduciendo
un insumo o seleccionando a sus proveedores.
Los indicadores se describen brevemente en la siguiente tabla.
Los gráficos adjuntos muestran las contribuciones porcentuales de
los diferentes procesos o insumos al valor total de los indicadores
de impacto seleccionados.
Consumo de energía primaria
Cátodo electrorrefinado, promedio Codelco.
Muestra la distribución de contribuciones por proceso al perfil de
consumo de energía
primaria de una tonelada de cobre en forma de cátodo electrorrefinado.
Los porcentajes representan promedios ponderados para la producción
de El Teniente, Salvador y Chuquicamata. La etapa de concentración
consume cantidades importantes de energía, seguida de cerca por la
fundición. Este gráfico proporciona una mirada general al origen de
los consumos de energía, asociados en cada proceso a diferentes ítemes:
electricidad, combustión directa por motores, energía asociada a manufactura
de reactivos y otros.
Concentrado de cobre, División Andina.
El concentrado de cobre es un producto intermedio que se comercializa
directamente o se procesa en la fundición. El consumo de energía primaria
por tonelada de cobre fino está mayoritariamente asociado al consumo
eléctrico de la molienda y la flotación, resumido aquí en el término
“concentración”. Esta predominancia caracteriza el perfil de consumo
de todas las plantas concentradoras. Un 4% es explicado por la energía
usada en diversos servicios deslocalizados asociados a la producción.
Emisiones de gases de efecto invernadero
Cátodo electrorrefinado, promedio Codelco.
Como se aprecia, las emisiones de gases de efecto invernadero están
estrechamente asociadas al patrón de consumo de energía. Sin embargo,
es importante tener en cuenta que esta relación depende del sistema
generador correspondiente. La División Codelco Norte está conectada
al Sistema Interconectado Norte Grande (SING), mientras las otras
divisiones lo están al Sistema Interconectado Central (SIC). Estos
sistemas tienen distintos perfiles de emisión y además, cambian de
un año a otro, según lo hace la configuración de plantas generadoras
de cada sistema. El gráfico presenta los promedios ponderados para
las operaciones de Codelco Norte, El Teniente y Salvador.
Concentrado de cobre, División Andina.
Este gráfico desglosa las fuentes de emisiones de gases de efecto
invernadero asociadas a la planta concentradora de División Andina.
Aparte de la contribución mayoritaria relacionada con el consumo eléctrico,
destacan las emisiones asociadas a la producción del acero y la cal,
elementos que se ocupan en volúmenes importantes en esta etapa. La
molienda es un proceso que consume mucho acero, tanto en revestimientos
de molinos como en elementos de molienda (barras y bolas).
Cátodo electro-obtenido, Radomiro Tomic,
División Codelco Norte.
Los cátodos electro-obtenidos se producen por un proceso hidrometalúrgico
a partir de minerales oxidados de cobre. En este caso, en la operación
hidrometalúrgica en Radomiro Tomic, parte de Codelco Norte, hasta
un 76% de las emisiones de efecto invernadero se explican por los
procesos de generación de la electricidad requerida para la lixiviación
ácida, la extracción por solvente y la electroobtención. En particular,
la extracción por solvente emplea cantidades importantes de energía
eléctrica en el bombeo de soluciones.
Concentrado de molibdeno, División Andina
Al desglosar el perfil de emisiones de CO2
asociadas a la planta de molibdeno por los diferentes insumos, se
destaca el uso del sulfhidrato de sodio, un reactivo utilizado en
grandes volúmenes para separar el molibdeno del cobre. En este caso,
las emisiones son claramente “aguas arriba”, es decir, están asociadas
a la manufactura de este reactivo, realizada por terceros fuera de
los límites de Codelco. Tanto el consumo de energía primaria, como
las emisiones de efecto invernadero asociadas, están más dominados
por los reactivos consumidos, que por el consumo eléctrico.
Potencial acidificante
Cátodo electrorrefinado. Chuquicamata, División Codelco Norte.
En el caso de la producción de cobre por pirometalurgia, la etapa
de fundición genera volúmenes importantes de SO2,
un gas que puede causar acidificación en la atmósfera.
Por esta razón, el potencial de acidificación es un indicador relevante
para el producto cátodo. Actualmente, todas las fundiciones cuentan
con plantas anexas para la captura y conversión controlada de este
gas, que posteriormente se utiliza en la misma minería del cobre.
Sin embargo, esta captura no alcanza al 100%.
APLICACIONES
DEL ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA
Sustentabilidad de mercados
Una tendencia creciente en los mercados externos es evaluar los indicadores
del “perfil o huella ambiental” de un material para su selección en
proyectos de construcción, aplicaciones industriales u otros. En la
Unión Europea, esta tendencia ha ganado terreno en los últimos años
y es probable que, en un futuro cercano, se establezcan leyes que
exijan el análisis de ciclo de vida para ingresar al mercado.
La generación de estos indicadores requiere datos de consumo y de
emisión de las industrias que componen la cadena productiva, información
que generalmente no es pública. En ese caso, para generar los indicadores
se recurre a información inexacta y generalmente no actualizada.
Ello ocurre con el cobre y otras materias primas, para las que no
existen inventarios de ciclo de vida sobre la base de datos actualizados.
Las industrias del cobre y el molibdeno han tomado como un desafío
estratégico la generación de inventarios de ciclo de vida confiables.
Por tratarse de “commodities”, es muy importante que estos inventarios
sean representativos de cada sector en general y no de compañías individuales.
Codelco ha desempeñado un papel de liderazgo en este esfuerzo y es
una de las primeras empresas productoras de cobre y molibdeno que
ha impulsado este ejercicio a nivel interno. Además, participa en
los inventarios conjuntos de cobre y molibdeno que realizan las asociaciones
internacionales de productores de estos metales.
En síntesis, Codelco entiende que para hacer una contribución real
al desarrollo sustentable, debe primero asegurar el futuro de sus
productos, el que, junto con estar ligado a las propiedades técnicas
del material, está cada vez más asociado a la transparencia de su
ciclo de vida.
Una herramienta para la gestión sustentable
Hoy en día, la gestión ambiental en minería se concibe casi exclusivamente
centrada en los impactos locales de los procesos de producción y el
cumplimiento de la normativa aplicable. Sin embargo, la perspectiva
global de los aspectos de sustentabilidad de procesos y productos
es cada vez más relevante. El ejemplo más claro es el de las emisiones
de efecto invernadero, cuyo impacto sobre el clima del planeta no
tiene relación con la ubicación de la emisión.
El análisis de ciclo de vida es una herramienta de gestión ambiental
“deslocalizada”, es decir, los indicadores suman efectos que pueden
ocurrir en regiones, países o incluso continentes diferentes al lugar
de producción. Además, expande el espectro de procesos más allá de
los límites de la compañía en cuestión, poniendo en juego nuevos criterios
de sustentabilidad, como la selección de proveedores y tecnologías
sobre una base ambiental.
Codelco, que ha elegido ser pionero también en esta área, está desarrollando
un proyecto piloto para introducir indicadores de ciclo de vida en
la selección de proyectos de mejora de gestión a nivel de proceso.
En una primera etapa, estos indicadores –por ejemplo consumo unitario
de agua, energía, acero, etc.– sólo se introducirán como una referencia,
sin ser factores determinantes para la selección de proyectos. Sin
embargo, se espera poder aplicar estos criterios al plano de las decisiones
en un futuro cercano.
Finalmente, es importante señalar que, en la medida que las respectivas
industrias del cobre y el molibdeno cuenten con inventarios promedios
representativos para cada elemento, cada compañía participante podrá
hacer “benchmarking” de sus propios perfiles y buscar procesos
críticos en los cuales invertir para mejorar el perfil ambiental de
sus productos.
USOS
Y SUSTENTABILIDAD
A continuación se muestran algunos de los usos del cobre y el molibdeno,
los que revelan la diversidad y complejidad tecnológica de los mercados
a los que están destinados estos elementos. Más que una mera ilustración
de la versatilidad de estos metales, este recorrido es un mapa de
los potenciales impactos ambientales, de seguridad y salud ocupacional,
de eficiencia energética, de progreso tecnológico y de aporte social,
a los que se asocia el quehacer de Codelco, más allá de las fronteras
de Chile.
Cables y alambres: transportando energía
e información.
Esta es la aplicación de mayor relevancia comercial del metal rojo.
Basada en la propiedad de recibir y entregar electrones con gran facilidad,
lo que hace del cobre un excelente conductor de electricidad. Usado
tanto en cableados para la transmisión de energía eléctrica a nivel
territorial, como en los microcircuitos que hacen posibles los computadores,
MP3 y teléfonos celulares, el cobre contribuye a la eficiencia energética
del mundo en que vivimos. Codelco está permanentemente estimulando
el desarrollo de nuevas aplicaciones que aumenten la eficiencia energética
de estas aplicaciones, como por ejemplo en motores eléctricos a base
de cobre.
Aleaciones: una receta para cada uso.
Muchas de las formas en que conocemos el cobre en la vida diaria son
en realidad aleaciones, es decir, mezclas de cobre con otros metales.
Éstas se preparan en condiciones físicas muy definidas y tienen propiedades
útiles y novedosas. Las formas más reconocibles de aleaciones de cobre
son el bronce (cobre y estaño) y el latón (cobre y zinc), esta última
presente en una familia de instrumentos de viento que ya son parte
de la cultura de la humanidad. Sin embargo, las aleaciones de cobre
comprenden miles de variedades, en las que la dosificación y forma
de preparación se han ajustado para generar un material cuya blandura,
resistencia, ductibilidad, etc., se adecue al uso.
Mirando al futuro: un aporte a la salud pública.
En los últimos años se ha establecido, sobre bases científicas sólidas,
que el cobre tiene propiedades antibacterianas. La presencia de bacterias
en todo tipo de superficies con las que los seres humanos entramos
en contacto, ha sido un problema histórico para la salud pública.
Quizás los casos más conocidos son los de las infecciones hospitalarias,
cuya ocurrencia podría reducirse significativamente reemplazando los
materiales usados actualmente por cobre o sus aleaciones. Otra área
de potencial aplicación son mataderos, plantas de procesamiento de
alimentos, restaurantes, etc. Esta es un área de muy activa investigación
y desarrollo para la Asociación Internacional del Cobre.
Aplicaciones arquitectónicas: la imagen histórica.
Aunque en términos de volumen, ésta no es una aplicación muy relevante
del cobre, tiene gran importancia y aporta a la visibilidad del material.
Su utilización, extendida en Europa durante muchos siglos, entrega
algunas de las imágenes más clásicas de ese continente, capturadas
en innumerables imágenes que forman parte del acervo histórico de
la humanidad. Testimonio de un período en que la durabilidad y el
aporte estético de los materiales eran criterios esenciales de la
arquitectura institucional, los techos y terminaciones de cobre, con
sus matices de verde, siguen dominando las alturas de los barrios
clásicos de la vieja Europa. En años recientes, este uso ha experimentado
un nuevo auge, sobre la base de las mismas propiedades que la historia
ya validó: belleza y durabilidad.
Usos del molibdeno
Aleaciones ferrosas
Cerca del 80% de las aplicaciones del molibdeno se encuentran en diversos
tipos de aleaciones de acero, que son mezclas de hierro dosificado
con otros metales, dependiendo la composición específica del uso que
se dará al material. Entre otras características que el molibdeno
aporta al acero, está la que reduce la temperatura a la que se hace
quebradizo; otorga mayor resistencia al ataque por hidrógeno y aumenta
la resistencia a temperaturas elevadas en una diversidad de ambientes
corrosivos.
Dispositivos eléctricos y electrónicos
Esta es una de las áreas de aplicación más sofisticada del molibdeno
y, posiblemente, de mayor potencial de crecimiento. Los usos específicos
son múltiples y se pueden ver en componentes para microondas, sumideros
de calor para dispositivos de energía de estado sólido, polvos para
tintas de circuitos, filamentos de lámparas, componentes electrónicos
de aparatos médicos, entre muchas otras.
Las principales propiedades que destacan al molibdeno como material
para estas aplicaciones son conductividad eléctrica y térmica, baja
expansión térmica, resistencia a altas temperaturas y estabilidad
química.