Hidrógeno por Diésel

Cambio en la minería: entra el hidrógeno verde (HV) y sale el diésel. Así como en un partido de fútbol, cuando un jugador reemplaza a otro para mejorar el rendimiento de su equipo, en el principal rubro productivo del país se comienzan a sentar las bases para sustituir los combustibles fósiles por HV.

Es un proceso aún muy incipiente, proyectado a largo plazo, pero con un fin bien relevante: aportar a la descarbonización de la minería. ¿Cuánto? Según un estudio realizado por Codelco en una de sus fundiciones, incorporar hidrógeno verde a la producción de cobre reduciría hasta en un 63% las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI).

La cuprífera estatal es una de las grandes compañías mineras que planea sumar este combustible verde a su matriz energética. Para eso, está participando en un proyecto piloto, ha empezado a tomar contacto con posibles proveedores y espera mejores oportunidades de mercado, considerando el alto precio actual del HV.

En paralelo, actores públicos y privados ya trabajan en la conformación de una especie de clúster en torno a este prometedor recurso energético, estableciendo los cimientos para que su desarrollo sea exitoso y pueda permear dentro de la industria minera.

Trabajo Público

En 2018, Corfo comenzó un conjunto de estudios de línea base y una serie de talleres con empresas a lo largo del país con miras a identificar brechas y proponer acciones para impulsar una industria de HV en Chile. También realizó análisis para estructurar modelos de financiamiento y priorización de los primeros proyectos. Estas iniciativas fueron la base sobre la que el Ministerio de Energía construyó la Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde.

La Corporación, a través de instrumentos de financiamiento, está apalancando programas tecnológicos para el uso de hidrógeno en minería, especialmente en camiones de extracción y cargadores frontales para minería subterránea.

Cifras oficiales muestran que los camiones mineros representan el 45% del consumo energético del rubro, por lo que al utilizar hidrógeno como combustible las compañías acelerarían la reducción de emisiones de carbono.

Ya entrado el segundo semestre de 2021, el Ministerio de Minería trabaja en un acuerdo público-privado para integrar el HV a esta industria. "Es una instancia en la que esperamos fomentar la discusión y la definición de barreras, desafíos y oportunidades para avanzar hacia una minería más verde", destaca el ministro del ramo y de energía Juan Carlos Jobet.

Para contribuir al mismo objetivo, la autoridad presentó recientemente la primera Guía para la Aprobación de Proyectos Piloto de Hidrógeno Verde en la Minería, la cual fue desarrollada por los ministerios de Minería y Energía junto con Sernageomin y el Centro Nacional de Pilotaje.

El documento busca aportar certeza y parámetros claros a las empresas que quieran utilizar el hidrógeno en la industria minera, generando una regulación que permita el desarrollo de esta tecnología.
"Cuando uno mira la industria del hidrógeno verde, las oportunidades que ofrece para la minería son gigantescas. Nuestra estimación es que a 2050 los camiones mineros van a representar aproximadamente un tercio del consumo de este recurso en Chile", asegura Jobet.

En el contexto actual, el biministro valora el trabajo que realizan empresas como Codelco, BHP, Anglo American y Collahuasi, junto a universidades y a otras instituciones nacionales e internacionales, que ya están trabajando en diversos proyectos piloto. "Estas iniciativas apuntan especialmente al uso del hidrógeno en celdas de combustibles de camiones mineros, permitiendo que la minería avance en el proceso de descarbonización, reemplazando al consumo de combustibles fósiles", afirma.

Impulso Privado

De acuerdo a una reciente presentación de Rosana Brantes, analista de la Dirección de Estudios y Políticas Públicas de Cochilco, los principales proyectos piloto que se implementan en la minería chilena para reemplazar combustibles fósiles por HV son los siguientes:

• Camión dual hidrógeno verde-diésel:
Iniciado en 2018, apunta a transformar la operación convencional de los camiones de extracción mineros (CAEX) para que funcionen mediante la combustión interna dual de mezclas de hidrógeno y diésel, procurando que el aporte de HV sea de al menos un 60%. Está a cargo de un consorcio internacional y participan universidades chilenas y cerca de media docena de empresas, entre ellas BHP, Anglo American y CAP Minería.

• Hidrógeno verde en celdas de combustible:
Su objetivo es adaptar la operación de cargadores frontales en minería subterránea a este nuevo recurso en vez de diésel. Es ejecutado, también desde 2018, por un consorcio liderado por la Universidad Técnica Federico Santa María con participación de Codelco El Teniente. Por ahora se prueba un prototipo demostrativo escalable de vehículo minero eléctrico movido por celdas de combustible alimentadas con hidrógeno, baterías y supercondensadores. Otra empresa minera interesada en la iniciativa es Collahuasi.

• Vehículos con baterías e hidrógeno verde:
Este proyecto apunta a que los equipos móviles usen módulos de combustibles que utilizan HV combinados con baterías. En marcha desde 2020, se ha potenciado gracias a la conformación este año del consorcio Hydra por parte de las empresas Mining3 y Engie. Se proyecta el diseño, fabricación y prueba de una celda de combustible de 200 kW más un prototipo de tren motriz de batería en condiciones mineras, considerando altitud, polvo, temperatura y otros factores. Los resultados de las pruebas proporcionarán información valiosa para optimizar el diseño general que podría reemplazar el sistema de propulsión diésel tradicional.

• Proyecto electro obtención:
Contempla el uso de hidrógeno verde en reemplazo de diésel y gas natural en dos calderas de agua caliente que alimentan el proceso de electro obtención de cobre de minera Spence, perteneciente a BHP. Para eso se implementa una planta modular de generación de HV adyacente a las calderas. La empresa pretende comenzar el suministro del recurso durante 2021, eliminando el 100% de las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas al uso de diésel. De acuerdo a los resultados que aporte la iniciativa se evaluará el empleo de este combustible limpio en otros procesos e instalaciones de la compañía.

Cabe señalar que los tres primeros proyectos mencionados han contado con el apoyo financiero de Corfo.

Otras Iniciativas

Antofagasta Minerals también está analizando la posibilidad de implementar proyectos piloto para operar equipos con HV, según ha declarado su propio Director Ejecutivo, Iván Arriagada.

"Como empresa minera con foco en la innovación, nos interesa colaborar y aportar al desarrollo de la minería del futuro. Por esto, potencialmente contribuiremos al desarrollo del hidrógeno como consumidores e impulsando aplicaciones en nuestras operaciones. Además, se requiere de energía solar para producirlo, por lo que Chile, y especialmente el norte de país, tienen la capacidad de ser un polo de producción de HV", resalta.

Para demostrar su compromiso al respecto, Antofagasta Minerals se convirtió en la primera compañía del rubro del país en ingresar a la Asociación Chilena de Hidrógeno (H2 Chile), organismo que promueve el desarrollo de este recurso en nuestro país.

Anglo American, en tanto, puso en marcha la primera hidrogenera en una operación minera de Latinoamérica. Esto, en su faena Las Tórtolas de Colina, donde el HV abastece a una grúa horquilla. La minera proyecta reemplazar los motores diésel de otros equipos móviles por motores que utilicen el nuevo combustible. En tal sentido, planea aprovechar la experiencia y los resultados de un prototipo de camión a hidrógeno que opera en una de sus instalaciones en Sudáfrica, para que potencialmente toda su flota de camiones en la mina Los Bronces lo ocupe también en un futuro. De hecho, su objetivo es eliminar el uso de diésel por completo para el año 2030.

Artículo publicado en InduAmbiente 171 (julio-agosto 2021), páginas 82 a 84.