AGUA DE MAR, ALTERNATIVA VIABLE, PARA EL DESARROLLO

AGUA DE MAR, ALTERNATIVA
VIABLE, PARA EL DESARROLLO
FUTURO DE LA INDUSTRIA MINERA
EN ANTOFAGASTA
Dr. Leonardo Romero
Director CEITSAZA
Universidad Católica del Norte
AGUA DE MAR, ALTERNATIVA VIABLE, PARA EL
DESARROLLO FUTURO DE LA INDUSTRIA MINERA EN
ANTOFAGASTA
TEMARIO
 Antecedentes Hídricos de la Región de Antofagasta
 Soluciones para Paliar la Escasez de Agua dulce
 Experiencias y Problemas asociados al uso de agua de
mar en minería
 Avances en RO
Dr. Leonardo Romero
III Seminario Internacional de Desalación ALADYR 2012
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)
Uso del Agua por Sectores (m3/s)
Uso
Riego
1990
1999
2002
2006
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
Fuente: Bco. Mundial: Chile-”Diagnostico de la Gestión
de los Recursos Hídricos” , 2011./ * Año lluvioso.
Año 2010, en Chile se
consumieron 677 m3/s.
“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.
Escorrentía Media Anual
Fuente: Bco. Mundial: Chile”Diagnostico de la Gestión de
los Recursos Hídricos” , 2011
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.
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.
ZONAS CRÍTICAS DE APROVECHAMIENTO
Desde el punto de vista del recurso
hídrico, las principales cuencas en
explotación en la región de
Antofagasta son:
Cuenca del Loa
Cuenca Salar de Atacama
Cuencas Altiplánicas
(Ollagüe, Ascotán, Pampa
Colorada y Alta Puna)
(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 Agua Por Sectores
Región de Antofagasta
Litros por Segundo
12,000
Derechos de Agua
10,000
8,000
Se concentran territorios de Atacama la
Grande con 2.299 L/s y Alto El Loa con
576 L/s.
6,000
4,000
2,000
0
%
Sectores
10,161
62
Sector Sanitario
3,066
19
Sector Agricola
2,970
18
Sector Minero
Extracciónde Derechos de Agua Por Sectores
Región de Antofagasta
Litros por Segundo
5.000
4.000
3.000
2.000
1.000
0
%
Sector Minero
1
4.854
69
Sector Sanitario
1.294
18
Sector Agricola
891
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)
Millones de m3
600,0
500,0
400,0
300,0
200,0
100,0
0,0
2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
Años
ANTECEDENTES
 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)
NECESIDADES
RESUMEN
 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
Soluciones para Paliar la
Escasez de Agua dulce
Soluciones para Paliar la Escasez
I.
Incrementar la Eficiencia Hídrica en Faenas
Proceso
Consumo unitario de agua fresca
m3/ton mineral tratado
Año 2000 1
Año 2006 2
Año 2010 3
Concentración
1.1
(0.4 – 2.3)
0.79
(0.3 – 2.1)
0.72
(0.3 – 2.9)
Hidrometalurgia
0.3
(0.15 – 0.4)
0.13
(0.08 – 0.25)
0.13
(0.06 – 0.8)
Fuente: Doc. “Uso Eficiente de Aguas en la Industria Minera, APL 2002”
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.
1
2
II. Trasvase de Cuencas
Transporte de agua desde una
cuenca con excedentes
hidrográficos a otra con déficit.
Soluciones para Paliar la Escasez
III Plan Director para la Gestión del Recurso Hídrico
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.
Soluciones para Paliar la Escasez
IV Transferencia de Agua
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.)
2. Reúso
de
aguas
residuales
Lequena
domesticas para uso productivo.
Quinchamale
Toconce
Fuente: Aguas Antofagasta
Soluciones para Paliar la Escasez
V
Aumentar la Disponibilidad del Recurso Hídrico
1. Uso directo de agua de mar (reconversión
de procesos)
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
Producto
Producción
de Cu
(ton /año)
Impulsión
long. / altura
(km/
m.s.n.m)
(borde
costero)
Consumo
agua
(L/s)
Línea
Oxido
Línea
Sulfuro
Cia. Minera Tocopilla
Cátodos
– Lipesed S.A. (1987)
Cia. Minera Tocopilla
– Mantos de la Luna
Cátodos
(2005)
Cia. Minera las Cenizas
Concentrado
–Las Luces (1995)
25,000
8 / 1355
40
X
12,000
7 / 178
44
X
Cia. Minera las Cenizas
–Planta Oxido (2010)
6,000
50 / 800
8.5
X
50,000
15 / 835
93
X
190,000
145 / 2200
635
X
1,2 MM
176 / 3160
525
Desalada
X
Cátodos
Antofagasta Minerals –
Cátodos
Michilla (1959)
Antofagasta Minerals –
Minera Esperanza
Concentrado
(2011)
BHP- Minera
Concentrado
Escondida (1985 /
/ Cátodos
Desaladora 2006)
3,600
X
Problemas por uso de agua de mar
Problema
Causante
Efectos Asociados
Línea Oxido de cobre
Línea de sulfuros de cobre
Corrosión
Indicadores de corrosión
Elevados costo de mantenimientos y reposición de equipos
Larsson Index (LI) > 0.2;
(bombas y tuberías de conducción agua)
Riddick Index (RI) > 25;
Cátodos contaminado
con CuCl; Problemas de
Altos
contenidos
de
despegue
cátodos Eficiencia en bio-lixiviación de
cloruros en el electrolito de
permanentes;
sulfuros
electro obtención
Formación de cloro
gaseoso en ánodo
Incrustación
Yeso por adición de cal
EspumaÍndice de espumabilidad
bilidad
(DFI) mayor
Tamaño
Disminución tamaño de
burbujas
burbujas
Consumo de Efecto tampón del agua de
cal
mar
Crecimiento
bacterial
Bacterias
tizadoras
Taponamiento
maquinaria
de
tuberías
y
Eficiencia metalúrgica.
Eficiencia metalúrgica
Consumo de cal elevado
Fotosinte- Desarrollo de algas, micro algas y cianobacterias en los
equipos y tuberías de las operaciones.
Recomendaciones
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.
Avances en Tecnología RO
Capacidades Globales de Desalinización en m3/d
Fuente: Sabine Lettemann (2010)
Tecnología de Membranas
Opciones de Pre-Tratamiento para Sistemas de RO
SWRO
Intake
Pretreatment
Post
treatment
Case
Pretreatment Configuration
1
DAF
Pressurized DMF
Gravity DMF
2
DAF
Gravity DMF
Pressurized DMF
3
DAF
Gravity DMF
4
DAF
Gravity DMF
Gravity DMF
5
DAF
Pressurized DMF
6
DAF
Fuente: Doosan Hydro Technology
UF
Pressurized DMF
Recuperación de Energía en Sistemas RO
Permeate 40%
Permeate 40%
HP-Pump
100%
HP-Pump
100%
Brine 60%
Turbine
Brine 60%
No Energy Recovery System
E 5-6 kWh/m3
Recirculation Pump
60%
HP-Pump
40%
100%
Turbine Solution
E 3.5 kWh/m3
Permeate 40%
Pressure Exchanger
Isobaric Pressure Exchanger Solution
E 2.4 kWh/m3
Brine 60%
Los sistemas de recuperación de energía disminuye el consumo específico
de energía
Fuente: Congreso Ibérico de Gestión y
Planificación del Agua, 2004, “Costes
Económicos y Medioambientales de la
Desalación de Agua de Mar”.
Fuente: M. Torres Cedex / Ambienta: “Avances Técnicos en la Desalación de Aguas”
¿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)
¿
C
o
íCo
h
d
ri
í
d
ú
me
n
í
d
í
a
de
Elías
óa
Conclusiones:

GRACIAS
Costos de Operación Desalinización
Fuente: Adaptado de Globalwaterintel.com
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)