AGUA DE MAR, ALTERNATIVA VIABLE, PARA EL DESARROLLO

FUTURO DE LA INDUSTRIA MINERA EN ANTOFAGASTA

Dr. Leonardo RomeroDirector CEITSAZAUniversidad Católica del Norte

AGUA DE MAR, ALTERNATIVA VIABLE, PARA EL DESARROLLO FUTURO DE LA INDUSTRIA MINERA EN

ANTOFAGASTA

III Seminario Internacional de Desalación ALADYR 2012Dr. Leonardo Romero

Antecedentes Hídricos de la Región de AntofagastaSoluciones para Paliar la Escasez de Agua dulceExperiencias y Problemas asociados al uso de agua de

mar en mineríaAvances en RO

TEMARIO

Distribución del Agua por Sector en el Planeta

Fuente: F. Costabal, “ El Desafío del Agua en la Minería”, Consejo Minero , 2008.

ESTRÉS HÍDRICO GLOBAL

Sucede cuando la demanda de agua es mayor que la cantidad disponible durante un periodo determinado de tiempo o cuando su uso se ve restringido por su baja calidad.

El 70% de la superficie terrestre está cubierta con agua y solo el 3% del agua total es agua dulce, el resto es agua de mar. (2 % congeladas en los polos)

“El agua se utiliza mayoritariamente en el sector agropecuario forestal, con excepción de la Región de Antofagasta, donde el uso minero representa más del 50%”. Fuente MOP, Weisner, 2010.

Año 2010, en Chile se consumieron 677 m3/s.

Uso 1990 1999 2002 2006

Riego 551 611 647 527*

Agua Potable 27 34 37 40

Industrial 47 68 77 84

Minería 43 51 53 63

Energía 1,185 2,914 3,929 3,997

Total 1,853 3,678 4,743 4,711

Uso del Agua por Sectores (m3/s)

Fuente: Bco. Mundial: Chile-”Diagnostico de la Gestiónde los Recursos Hídricos” , 2011./ * Año lluvioso.

Escorrentía Media Anual

Fuente: Bco. Mundial: Chile-”Diagnostico de la Gestión de los Recursos Hídricos” , 2011

Sin embargo, cuando se analiza regionalmente este valor medio enmascara una realidad muy distinta: desde Santiago al norte prevalecen las condiciones áridas; la media de disponibilidad de agua está por debajo de los 0.8 Mm3/persona/año, mientras que al sur de Santiago supera los 10 Mm3/persona/año.

El volumen promedio de agua que escurre por cauces equivale a 53 Mm3/persona/año, valor bastante más alto que la media mundial 6.6 Mm3/persona/año.

Cuenca del Loa

Cuenca Salar de Atacama

Cuencas Altiplánicas (Ollagüe, Ascotán, Pampa Colorada y Alta Puna)

Desde el punto de vista del recurso hídrico, las principales cuencas en explotación en la región de Antofagasta son:

ZONAS CRÍTICAS DE APROVECHAMIENTO

(derechos otorgados en aguas subterráneas cerca de 14 mil L/s, equivalente a 72% de los derechos de explotación otorgados en la región)

Mapa de isoyetas Regionales(Fuente: EIA Pampa Blanca Línea base Hidrogeológica-2009)

Derechos de AguaSe concentran territorios de Atacama la Grande con 2.299 L/s y Alto El Loa con 576 L/s.

0

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

SectoresSector Minero 10,161Sector Sanitario 3,066Sector Agricola 2,970

Derechos de Agua Por Sectores Región de Antofagasta

Litr

ospo

r Seg

undo

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

1Sector Minero 4.854

Sector Sanitario 1.294

Sector Agricola 891

Extracciónde Derechos de Agua Por SectoresRegión de Antofagasta

Litr

ospo

r Seg

undo

%

62

19

18

%

69

18

13

Consumo de Agua Fresca en Mineria

Consumo de Agua fresca por Región (l/s), año 2009

Proyección del consumo de agua en Chile, entre 2009 y 2020, aumentará en 45%. Al año 2017, la región de Antofagasta representará el 20% de esa demanda. (Fuente

Cochilco)

0,0

100,0

200,0

300,0

400,0

500,0

600,0

2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Millones de m3

Años

Zona de extrema aridez, pluviometría baja y probable disminución por efecto del cambio climático

Fuentes de aguas superficiales escasas (Rio loa declarado agotado)

Disponibilidad del recurso hídrico subterráneo desconocida Pobre Calidad de agua (altos contenidos de sales, As y B

principalmente) Demanda creciente por el recurso hídrico (nuevos proyectos

mineros, incremento de la actividad agrícola y turística)AN

TE

CE

DE

NT

ES

Reforzar los aspectos procedimentales y legislativos respecto de la asignación de los recursos hídricos

Preservación de ecosistemas (Actividad turística) Creación de una plataforma on-line que sistematice la

información hídrica dispersa Contar con Modelo de Gestión Regional del recurso

hídrico Búsqueda de Nuevas fuentes de agua

NE

CE

SID

AD

ES

RESUMEN

Soluciones para Paliar la Escasez de Agua dulce

Soluciones para Paliar la Escasez

I. Incrementar la Eficiencia Hídrica en Faenas

II. Trasvase de Cuencas

Transporte de agua desde una cuenca con excedentes hidrográficos a otra con déficit.

ProcesoConsumo unitario de agua fresca

m3/ton mineral tratado

Año 2000 1 Año 2006 2 Año 2010 3

Concentración1.1

(0.4 – 2.3)0.79

(0.3 – 2.1)0.72

(0.3 – 2.9)

Hidrometalurgia0.3

(0.15 – 0.4)0.13

(0.08 – 0.25)0.13

(0.06 – 0.8)1 Fuente: Doc. “Uso Eficiente de Aguas en la Industria Minera, APL 2002”2 Fuente: Estudio “Derechos, extracciones y tasas unitarias de consumo de agua del sector minero regiones centro-norte de Chile”, marzo 2008.3 Fuente: Estudio “Consumo de agua en Minería del Cobre 2010”, Cochilco.

Soluciones para Paliar la Escasez

Planificación indicativa que contribuye a orientar y coordinar las decisiones públicas y privadas con el fin de maximizar la función económica, ambiental y social del agua.

III Plan Director para la Gestión del Recurso Hídrico

Soluciones para Paliar la Escasez

1. SWAP (Tranzar los derechos de agua dulce

de consumo humano al sector productivo,

abasteciendo de agua desalinizada a los

centros de consumo en la costa.)

IV Transferencia de Agua

Lequena

Toconce

Quinchamale

2. Reúso de aguas residuales

domesticas para uso productivo.

Fuente: Aguas Antofagasta

Soluciones para Paliar la Escasez

1. Uso directo de agua de mar (reconversión

de procesos)

V Aumentar la Disponibilidad del Recurso Hídrico

2. Uso de Agua de mar Desalinizada.

Uso de Agua de Mar en Minería del Cobre

Uso de Agua de Mar en Minería del Cobre en Antofagasta

Minera ProductoProducción

de Cu(ton /año)

Impulsión long. / altura

(km/ m.s.n.m)

Consumo agua(L/s)

Línea Oxido

Línea Sulfuro

Cia. Minera Tocopilla – Lipesed S.A. (1987) Cátodos 3,600 (borde

costero) X

Cia. Minera Tocopilla – Mantos de la Luna

(2005)Cátodos 25,000 8 / 1355 40 X

Cia. Minera las Cenizas –Las Luces (1995) Concentrado 12,000 7 / 178 44 X

Cia. Minera las Cenizas –Planta Oxido (2010)

Cátodos 6,000 50 / 800 8.5 X

Antofagasta Minerals –Michilla (1959) Cátodos 50,000 15 / 835 93 X

Antofagasta Minerals –Minera Esperanza

(2011)Concentrado 190,000 145 / 2200 635 X

BHP- Minera Escondida (1985 / Desaladora 2006)

Concentrado/ Cátodos

1,2 MM 176 / 3160 525Desalada

X

Problemas por uso de agua de mar

Problema CausanteEfectos Asociados

Línea Oxido de cobre Línea de sulfuros de cobre

Corrosión

Indicadores de corrosiónLarsson Index (LI) > 0.2;Riddick Index (RI) > 25;

Elevados costo de mantenimientos y reposición de equipos(bombas y tuberías de conducción agua)

Altos contenidos decloruros en el electrolito deelectro obtención

Cátodos contaminadocon CuCl; Problemas dedespegue cátodospermanentes;Formación de clorogaseoso en ánodo

Eficiencia en bio-lixiviación desulfuros

Incrustación Yeso por adición de calTaponamiento de tuberías ymaquinaria

Espuma-bilidad

Índice de espumabilidad(DFI) mayor Eficiencia metalúrgica.

Tamañoburbujas

Disminución tamaño deburbujas Eficiencia metalúrgica

Consumo decal

Efecto tampón del agua demar Consumo de cal elevado

Crecimientobacterial

Bacterias Fotosinte-tizadoras

Desarrollo de algas, micro algas y cianobacterias en losequipos y tuberías de las operaciones.

1. Ante el incremento de la demanda por el recurso hídrico, la desalación, la

reconversión de los procesos mineros, y la construcción de un modelo de

gestión regional del recurso que facilite en lo inmediato la toma de

decisiones, son al parecer, en el corto plazo, la solución inmediata y efectiva

para descomprimir el estrés hídrico en que se encuentra la región de

Antofagasta

2. El uso de agua de mar en procesos mineros, aunque al parecer no

presenta grandes problemas, debe ser explorada en detalle para obtener el

conocimiento necesario que permita su uso confiable.

3. El uso de agua de mar debe ser asociada a un modelo de negocios que

tome en cuenta el aspecto social, dado la inversión y el costo operacional

que implica impulsar el agua a las faenas mineras, por sobre los 2000 m.s.n.m.

Recomendaciones

Avances en Tecnología RO

Capacidades Globales de Desalinización en m3/d

Fuente: Sabine Lettemann (2010)

Case Pretreatment Configuration

1DAF Pressurized DMF Gravity DMF

2DAF Gravity DMF Pressurized DMF

3DAF Gravity DMF

4DAF Gravity DMF Gravity DMF

5DAF Pressurized DMF Pressurized DMF

6DAF UF

PretreatmentIntake

SWRO

Post treatment

Tecnología de Membranas

Opciones de Pre-Tratamiento para Sistemas de RO

Fuente: Doosan Hydro Technology

Los sistemas de recuperación de energía disminuye el consumo específico de energía

Permeate 40%

HP-Pump100% Brine 60%

No Energy Recovery SystemE 5-6 kWh/m3

Permeate 40%

HP-Pump100%

Turbine

Brine 60%

Turbine SolutionE 3.5 kWh/m3

100%

HP-Pump40%

Brine 60%

Permeate 40%

Pressure ExchangerIsobaric Pressure Exchanger Solution

E 2.4 kWh/m3

Recirculation Pump60%

Recuperación de Energía en Sistemas RO

Fuente: M. Torres Cedex / Ambienta: “Avances Técnicos en la Desalación de Aguas”

Fuente: Congreso Ibérico de Gestión y Planificación del Agua, 2004, “Costes Económicos y Medioambientales de la Desalación de Agua de Mar”.

¿Rechazo de RO-Agua de Mar?

VSEP: Membranas Vibratorias

Tratamiento VSEP de Rechazo de Osmosis desde el agua salobre Subterránea (Greg Johnson, Larry Stowell, Michele Monroe, Presentado: 2006 Conferencia El Paso desalinización, días 15-17 de Marzo de 2006, El Paso Texas)

VSEP: Membranas Vibratorias

Tratamiento VSEP de Rechazo de Osmosis desde el agua salobre Subterránea (Greg Johnson, Larry Stowell, Michele Monroe,Presentado: 2006 Conferencia El Paso desalinización, días 15-17 de Marzo de 2006, El Paso Texas)

GRACIAS

Fuente: Adaptado de Globalwaterintel.com

Costos de Operación Desalinización

VSEP: Membranas Vibratorias

Tratamiento VSEP de Rechazo de Osmosis desde el agua salobre Subterránea (Greg Johnson, Larry Stowell, Michee Monroe,Presentado: 2006 Conferencia El Paso desalinización, días 15-17 de Marzo de 2006, El Paso Texas)