ROBOMINERS, HACIA EL RETO DE UNA MINERÍA AMBIENTALMENTE SOSTENIBLE

Robominers aprovecha la tecnología robótica para la realización de exploración y explotación de forma no invasiva y respetuosa con el medio ambiente de las menas minerales.

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Tierra y Tecnología Nº 56 | Autores: Ester Boixereu Vila, Pedro Delgado Arenas, Carlos García Royo, Rafael Jordá Bordehore


Las políticas de adaptación al Cambio Climático y la Transición Energética implican la utilización de fuentes generadoras de energía de escasa huella de carbono. Estas tecnologías requieren de la utilización de ciertas materias primas minerales, la mayoría de las cuales, en la Unión Europea no se producen y se deben importar, perpetuando así su situación de dependencia energética.

De todos modos, el territorio europeo, incluida la península ibérica alberga yacimientos minerales de estas sustancias, de muy distintas tipologías, algunos de los cuales, en las condiciones actuales, tanto técnicas, como por cuestiones ambientales, son de difícil aprovechamiento.

En este escenario europeo, con una gran concienciación por la conservación de la naturaleza, han surgido iniciativas para promover el estudio de tecnologías mineras no invasivas, utilizando la terminología quirúrgica, en el que el impacto al  medio ambiente de la actividad minera sea mínimo.

La Europa Carente, ¿España deficiente?

La mayoría de los objetos que se emplean en la vida cotidiana como ordenadores, móviles, lentes, montura de gafas, vehículos, contienen elementos obtenidos por un proceso de extracción minera. Además, los sectores de la energía de baja huella de carbono, tales como la fotovoltaica, la eólica o la geotermia, requieren para la construcción de sus componentes de materias primas minerales. De este modo, los paneles solares para la generación de energía fotovoltaica utilizan materiales como el silicio, mono y policristalino, y el arseniuro de galio, más los soportes y materiales para las estructuras portantes de aluminio y acero, y grandes cantidades de cobre para el cableado eléctrico y conexiones. Las baterías más demandadas son de litio, un elemento indispensable para el almacenamiento de la carga de corriente continua. Un aerogenerador lleva varias toneladas de cobre para el bobinado, así como aluminio, y las famosas tierras raras para imanes permanentes. Por último, la industria biomédica utiliza innumerables elementos en sus tan diversos y específicos usos.

Actualmente, y debido, entre otros factores, a la presión social que exige de la industria minera un mayor respeto al medio ambiente, la actividad extractiva de materias primas minerales se está desarrollando fuera de Europa. Esto ocasiona un déficit enorme para nuestro continente y una dependencia total de terceros países para el desarrollo de nuestra industria.

Adicionalmente, el problema ambiental, no solo se mantiene, sino que se incrementa al trasladar “el problema” a zonas con una legislación ambiental menos restrictiva que la nuestra.

En Europa y en concreto en España, existe un elevado potencial de materias primas minerales en el subsuelo, y con la cautela debida y respetuosa con el medio ambiente, independientemente de seguir los estudios de normativa ambiental, estudios de impacto ambiental y normativa vigente en el marco europeo, su explotación puede ser considerada viable.

¿Cómo hacerla viable? Desarrollo del proyecto ROBOMINERS

Ante este panorama y con el objetivo de disminuir la dependencia europea de las importaciones de materias primas minerales, se está desarrollando el proyecto ROBOMINERS. Financiado con fondos europeos dentro del programa de Investigación e Innovación de la Unión Europea Horizonte 2020 (acuerdo de subvención n ° 820971), mejorará el acceso a las materias primas europeas mediante el desarrollo de un robot minero bioinspirado, modular y reconfigurable para depósitos minerales pequeños y de difícil acceso. Robominers aprovecha la tecnología robótica para la realización de exploración y explotación de forma no invasiva y respetuosa con el medio ambiente de las menas minerales.

Robominers aprovecha la tecnología robótica para la realización de exploración y explotación de forma no invasiva y respetuosa con el medio ambiente de las menas minerales.

El enfoque innovador de ROBOMINERS combina la creación de un nuevo ecosistema minero con ideas novedosas de otros sectores, en particular con la inclusión de conceptos disruptivos de la robótica. El uso del robot minero será especialmente relevante para el aprovechamiento de los depósitos minerales que son pequeños o de difícil acceso. Se trata tanto de minas abandonadas, hoy inundadas, que ya no son accesibles para las técnicas mineras convencionales, como de yacimientos anteriormente explorados pero cuya explotación se consideraba antieconómica por el pequeño tamaño de los yacimientos o la dificultad para acceder a ellos.

Dentro de la duración del proyecto, el consorcio apunta más particularmente a:

  • Construir un prototipo de robot minero modular completamente funcional siguiendo un diseño bioinspirado, capaz de operar, navegar y realizar minería selectiva en un entorno subterráneo inundado;
  • Diseñar un ecosistema minero de procesos de materias primas ascendentes / descendentes previstos en el futuro mediante simulaciones, modelado y creación de prototipos virtuales;
  • Validar todas las funciones clave del robot-minero a un Nivel de preparación tecnológica (TRL)
  • Utilizar los prototipos para estudiar y avanzar en los desafíos de investigación futuros relacionados con la escalabilidad, resiliencia, reconfigurabilidad, autorreparación, comportamiento colectivo, operación en entornos hostiles, minería selectiva, métodos de producción, así como para las tecnologías convergentes necesarias a nivel general del ecosistema minero.

Liderado por el Centro de Automatización y Robótica (CAR) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ROBOMINERS será implementado por un consorcio de 14 socios de 11 países europeos, que cubre una amplia gama de actores y especialidades. Cada uno de los socios contribuirá al éxito del proyecto con su saber hacer único.

Beneficiándose de su amplia red que llega a más de 45.000 geocientíficos en toda Europa, la Federación Europea de Geólogos (EFG), de la que el ICOG forma parte, liderará los esfuerzos de difusión y comunicación. Algunos de los miembros de la asociación nacional de EFG también participarán como Terceros Vinculados en el proyecto, apoyando entre otros la creación de una base de datos europea de ubicaciones potencialmente adecuadas para el despliegue de la nueva tecnología.

Operación del equipo

ROBOMINERS desarrollará un robot minero bioinspirado, modular y reconfigurable para depósitos pequeños y de difícil acceso (Fig.1). El objetivo es crear un robot prototipo que sea capaz de minar bajo tierra, bajo el agua o sobre el agua, y que se pueda entregar en módulos al depósito a través de un pozo de gran diámetro. En la línea de tecnología ROBOMINERS prevista, la minería se llevará a cabo bajo tierra, bajo el agua en un entorno inundado. Se perfora un pozo de gran diámetro desde la superficie hasta el depósito mineral. Una máquina de minería modular se entrega en módulos a través del pozo. Esto luego se autoensamblará y comenzará a funcionar. Impulsado por una transmisión hidráulica de agua y músculos artificiales, el robot tendrá una alta densidad de potencia y una operación ambientalmente segura. El conocimiento y la detección de la situación son proporcionados por sensores corporales novedosos, que incluyen bigotes artificiales que fusionarán datos en tiempo real con sensores de producción, optimizando la tasa de producción y la selección entre diferentes métodos de producción. La lechada mineral de alta ley producida se bombea a la superficie, donde se procesará. La lechada de residuos podría luego devolverse a la mina, donde rellenará las áreas minadas. ROBOMINERS entregará una prueba de concepto (TRL-4) de la viabilidad de esta línea de tecnología que puede permitir que la UE tenga acceso a materias primas minerales de fuentes domésticas que de otro modo serían inaccesibles o antieconómicas. Esta prueba de concepto se entregará en el formato de y nuevo robot anfibio Miner Prototype que será diseñado y construido como resultado de la fusión de tecnologías de robótica avanzada, mecatrónica e ingeniería minera. Los experimentos de laboratorio confirmarán las funciones clave del minero, como la modularidad, la capacidad de configuración, la capacidad de minería selectiva y la resistencia en una variedad de escenarios operativos. El Prototype Miner se utilizará para estudiar y avanzar en los desafíos de investigación futuros relacionados con la escalabilidad, el comportamiento de enjambre y la operación en entornos hostiles.

Figura 1: Prototipo de robot del proyecto ROBOMINERS

El ICOG participa

El Colegio Oficial de Geólogos, consciente de la responsabilidad social y considerando la problemática minera actual, trata de proporcionar mediante investigación y participación en proyectos, los materiales y elementos requeridos para los procesos que constituyen un desafío.

Dentro del proyecto Robominers, el ICOG participa desarrollando una base de datos de yacimientos minerales españoles, principalmente metálicos, en los que se pueda emplear la nueva tecnología. Se trata de labores mineras subterráneas, en su mayoría inundadas, de diversa tipología y dimensiones en las cuales el robot minero podría realizar labores de prueba o directamente investigación (Fig.2).

Figura 2.- Ejemplos de labores mineras donde podría emplearse el robot minero. A la izquierda, exploración de la mina San Germán (El Horcajo, Ciudad Real), tras 30 metros de descenso, se encontró con el nivel freático por lo que no se logró alcanzar las galerías mineras. A la derecha: investigaciones en la mina de plata de Bustarviejo (Madrid) por parte de los equipos de Speleominas y Espeleofoto; el nivel inferior, y posiblemente el más grande por la morfología del yacimiento, se encuentra inundado y no se ha podido investigar.

Concluido el proyecto se dará difusión a través de los canales de información y redes sociales, tanto del ICOG como de la Federación Europea de Geólogos.

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