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Imagen: César Mejías

Revolucionario invento chileno puede darle nuevo uso a relaves mineros (y volvernos exportadores de tecnología)

Con diseños y soluciones innovadoras que resuelven una serie de problemas de la superconductividad, el equipo liderado por Alfredo Zolezzi creó una tecnología pionera para separar los minerales de los relaves mediante campos magnéticos. Los gigantes Siemens, Airbus y múltiples mineras, ya pusieron sus ojos en el invento.

Por Marco Canepa @mcanepa | 2018-10-26 | 16:53
Tags | tecnología, innovación, minería, superconductores, criogenia, Zolezzi, magnetismo, campos magnétnicos, bobina, CORFO, Avina
“Mi intención es licenciar esta tecnología a empresas mixtas que incluyan tanto a las mineras como a la comunidad, de modo que cuando se aplique esta tecnología en un relave y se extraigan beneficios económicos de este, parte de esos beneficios vayan a la misma comunidad” -Alfredo Zolezzi
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100% hecha en Chile, con mano de obra, ingeniería, conocimiento y tecnologías propias, absolutamente disruptiva en uno de los más fascinantes campos de la ciencia, y con posibles aplicaciones que pueden revolucionar la minería y una serie de industrias tecnológicas. Así es la innovación que logró un equipo de chilenos de Impact Innovation Alliance (IIA), organización liderada por Alfredo Zolezzi y que hizo hoy su presentación oficial ante autoridades de CORFO, la Armada de Chile, la Comisión de Energía Nuclear y representantes de dos de las empresas de tecnología más importantes del mundo: Siemens y Airbus.

Todo un logro para un país donde la palabra “innovación disruptiva”, al menos en el campo de la tecnología, brilla por su ausencia. ¿En qué consiste el invento y cómo lo lograron? Eso te explicaremos a continuación en El Definido.

Superconductividad: el “santo grial” de la energía

La superconductividad es uno de los fenómenos más fascinantes de la física y con mayor potencial de aplicación en un sinnúmero de problemas de ingeniería. Consiste en que ciertos materiales, al enfriarse a temperaturas por debajo de los -250° Celsius o 23° Kelvin (cercano al cero absoluto, aunque la temperatura exacta depende del material), se vuelven capaces de transmitir electricidad sin ningún tipo de resistencia ni pérdida. Es decir, conducción perfecta de energía.

“Perfecta” no es una palabra que se suela aplicar al mundo real, así que no se necesita demasiada imaginación para darse cuenta de que cualquier empresa que trabaje con producción o transporte de energía o que requiera el uso eficiente de ésta última, estaría muy excitada por ocupar esta propiedad en su beneficio.

Más aún cuando la superconductividad tiene un beneficio adicional, pues permite generar campos magnéticos de muy alta intensidad con bobinas muy pequeñas (una bobina es, en esencia, un alambre enrollado), cosa imposible en condiciones normales.

Y sin embargo, pese a conocerse el fenómeno desde 1911, cuando fue descubierto por el holandés Heike Kamerlingh Onnes, su uso industrial se ha limitado a un muy pequeño número de aplicaciones, principalmente médicas (resonancia magnética) y científicas (aceleradores de partículas y espectrómetros de masa).

Lo anterior, debido a las enormes complejidades que tiene llevar y mantener a los materiales a tan bajas temperaturas, y controlar ciertos fenómenos que ocurren con ellos cuando se acercan a la superconductividad; complejidades que han limitado su aplicación en la vida diaria.

Eso hasta hoy, porque un grupo de chilenos liderados por el diseñador industrial e inventor Alfredo Zolezzi, presentó públicamente uno de los más importantes avances en este campo de la ciencia, al desarrollar por completo, en base a tecnología y conocimiento propio, un nuevo tipo de bobina superconductora que no solo tiene aplicaciones altamente deseables en minería, sino que además significó encontrar soluciones novedosas a algunos de los problemas más complejos de la superconductividad.

Innovación disruptiva con enfoque social

No es la primera vez que “Alfredo Zolezzi” e “innovación disruptiva”, van juntos en la misma frase. El diseñador industrial de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, ganó notoriedad el 2015 al desarrollar, en conjunto con su equipo del Advanced Innovation Center (AIC) de Concón y con el apoyo de Fundación Avina, que confió en él desde el principio, una solución innovadora y portátil para purificar el agua mediante plasma, a un costo y con una eficiencia energética imposible de conseguir con métodos tradicionales.

Esta tecnología ha estado perfeccionándose en pruebas de campo y pilotos en diferentes campamentos, escuelas rurales y comunidades aisladas desde entonces.

Esta aplicación social de sus inventos, es una de las principales preocupaciones para Alfredo: la “innovación con sentido” o generar innovaciones disruptivas con enfoque social, que resuelvan problemas a través de la tecnología. Por eso, no le ha interesado vender las patentes de sus creaciones a grandes corporaciones, sino por el contrario, siempre busca que su implementación se haga con participación de la comunidad y de manera solidaria; filosofía que también mueve a Fundación Avina, que lo ha apoyado en cada paso.

Este enfoque, sumado a la metodología que ha desarrollado durante años para enfrentar y resolver problemas complejos de manera innovadora, llevaron a Alfredo a poner sus ojos en un nuevo desafío: encontrarle nuevos usos a la superconductividad.

¿Alguien dijo minería?

Se puso a hacer algunas pruebas a pequeña escala. “Armé unas maquinitas para probar tres o cuatro conceptos. Y encontré uno que funcionaba”, cuenta en entrevista con El Definido. “Entonces me acerqué a CORFO y les propuse encontrar una aplicación para la superconductividad en minería, mediante la utilización de campos magnéticos para separar los materiales de relave”.

No era la primera vez que se intentaban utilizar campos magnéticos con este objetivo, pero experimentos anteriores no habían tenido éxito, pues se habían basado en técnicas diferentes que involucraban imanes.

“CORFO demostró una gran visión, porque hizo una apuesta arriesgada, que es invertir en desarrollar una tecnología que no existe y que no está probada; pero que de resultar tendría un impacto gigantesco para un país minero como el nuestro”, señala Zolezzi, “y esa apuesta pagó”.

“Con los fondos que nos pasaron, montamos un laboratorio de criogenia (trabajo a temperaturas cercanas al cero absoluto) y empezamos a experimentar”, cuenta. Debió formar un equipo de profesionales locales, capaces de enfrentar un problema no resuelto, generar conocimiento que no existía y fabricar equipamiento que de otra forma era imposible de conseguir a costos razonables. Su objetivo: crear una bobina superconductora de dimensiones suficientes para aplicarla en solucionar uno de los problemas más complejos de la minería: recuperar minerales desde los relaves.

Relaves mineros: de desecho a recurso

El relave es, en esencia, el material de desecho de la minería. El cobre y otros minerales valiosos ya casi no se encuentran en su estado puro, atrás quedó la época en que un minero con una picota podía sacar una gran roca de mineral y hacerse millonario. Hoy en día es necesario mover toneladas y toneladas de tierra, y someterla a una serie de procesos físicos y químicos (chancado, molienda, flotación, calentamiento, rociado con ácido) para extraer unos cuantos kilos del preciado material. Según algunas fuentes, hoy en día, por cada kilo de metal puro, se generan 199 kilos de relave.

Esto implica que la minería enfrenta un creciente problema ambiental y de costos: estos relaves, por su carácter tóxico, deben acumularse en enormes y complejos depósitos (en Chile existen más de 740, según un reciente catastro de Sernagomin), sometidos a estrictas regulaciones ambientales y sociales, para impedir que permeen a los cursos de agua subterráneos y afecten al medioambiente y a la población, lo que tiene un costo gigantesco para las mineras. Este video lo explica más en detalle:

¿Pero qué pasaría si en lugar de verse como un problema, el relave se viese como una oportunidad? Esa fue la pregunta que Zolezzi y su equipo se hicieron.

Como explica el video, el material de relave aún contiene partículas de cobre y otros minerales valiosos, pero estos no son extraídos porque resulta más costoso separarlos, que lo que se ganaría vendiéndolos.

“Suena absurdo, pero en algunos relaves hay más mineral que en las nuevas minas que se están abriendo”, cuenta Alfredo Zolezzi. Esto ocurre especialmente en relaves antiguos que se generaron cuando las minas tenían cobre de mayor ley y la tecnología era más primitiva, por lo que la extracción de minerales no fue tan acuciosa.

El ingenio de una innovación 100% local

La idea del equipo del Impact Innovation Alliance (IIA), conformado por el equipo de Zolezzi y Fundación Avina, con financiamiento de CORFO, fue usar los intensos campos electromagnéticos que se logran mediante una bobina superconductora, para intentar separar los minerales al interior del material de relave a nivel atómico. Esto, afectando incluso a materiales que no son ferromagnéticos.

La idea era buena, pero hacerla realidad estaba lejos de ser tarea fácil. Debían llevar la pequeña máquina de prueba que había diseñado Zolezzi, a una escala industrial, y con recursos limitados.

“Para construir la bobina necesitábamos comprar una máquina carísima, o mandarla a hacer al extranjero a un costo que era imposible de pagar, así que nos compramos un torno chino, lo adaptamos con motores y software, y lo transformamos en un robot que nos permitió cuidar la curvatura, tensión y avance del material durante su fabricación, que son tres factores clave para que la superconducción ocurra”, cuenta Alfredo. Cualquier imperfección en el proceso de fabricación y la bobina fallaría al activarla, tirando por la borda millones de dólares de desarrollo.

“Luego necesitábamos medir los campos magnéticos que estábamos generando, así que creamos una máquina similar a una impresora 3D, que mueve un sensor tridimensionalmente para poder medir los campos magnéticos en diferentes partes del espacio. Al comenzar, habíamos hecho estimaciones matemáticas sobre la intensidad de campos magnéticos que podíamos conseguir, y los alcanzamos con casi cero margen de error”, narra el inventor.

Con la información que consiguieron mediante sus experimentos, pudieron retroalimentar sus modelos y seguir perfeccionando la bobina hasta llevar el material casi al límite de su capacidad física.

Imagen: El laboratorio del Impact Innovation Alliance y la infraestructura para operar bobinas superconductoras (plataforma criogénica, fuente de poder, sistema de monitoreo y control) y validar sus aplicaciones (motor, separador magnético).

Sin embargo, uno de los desafíos más difíciles de resolver fue un fenómeno conocido como quenching, que ocurre cuando el material superconductor entra repentinamente en un estado normal de resistencia (abruptamente deja de ser superconductor), calentándose explosivamente por efecto de la electricidad que lo recorre y causando una reacción en cadena que provoca la evaporación instantánea del material refrigerante y una falla catastrófica de todo el aparato, que puede dañar irreparablemente componentes vitales.

“Hoy en día este problema se resuelve con enormes data-center, edificios llenos de computadoras, y esa es una de las razones por las que no ha sido práctico aplicar esta tecnología en otros procesos industriales. Nosotros miramos el problema de otra forma y desarrollamos un sistema mucho más sencillo que nos permite detectar el quench milisegundos antes de que ocurra y descargar la bobina” narra el diseñador.

Una apuesta que pagó con creces

Tras años de arduo trabajo, la apuesta de CORFO y Fundación Avina en el equipo de Zolezzi pagó con creces, pues finalmente se logró construir el primer separador magnético basado en superconducción para la gran minería y la atención de un sinnúmero de empresas internacionales, especialmente trasnacionales mineras, no tardó en llegar.

“No se puede hablar de ‘minería del futuro’ si seguimos operando con la mentalidad y las tecnologías actuales. Lo que celebramos hoy es que CORFO decidió apostar por una idea arriesgada, como lo es siempre la innovación disruptiva, y no se equivocó. La visión que CORFO apoyó hace ya tres años, es hoy una realidad. Este desarrollo abre enormes posibilidades para la minería y para el país, como exportador de tecnología avanzada para minería y otras industrias” apunta el inventor.

Izq: Alfredo Zolezzi, fundador de IIA y Chief Innovation Officer. Der: Rubén Viñuela, gerente de ingeniera de IIA a quien Zolezzi presenta como "un profesional extraordinario y el verdadero motor detrás de todo esto".

Sin embargo, Zolezzi, fiel a su compromiso por la innovación con sentido, no quiere entregar este desarrollo directamente a las mineras, sino que quiere además provocar beneficio social. “Mi intención es licenciar esta tecnología a empresas mixtas que incluyan tanto a las mineras como a la comunidad, de modo que cuando se aplique esta tecnología en un relave y se extraigan beneficios económicos de este, parte de esos beneficios vayan a la misma comunidad”.

Lo que queda ahora es pilotear y escalar esta creación, distribuirla mundialmente y ponerla a prueba en todo el mundo. Y para eso, el equipo de IIA busca suscribir convenios con partners tecnológicos como Siemens, responsable de toda la electrónica de robots que hoy se encuentran explorando Marte y cuyo CEO para Chile participó en el evento de lanzamiento. “A ellos los mueve desarrollar innovaciones disruptivas con impacto, y eso calza perfecto con nosotros”.

Potencial para seguir innovando

Como si no tuviese ya suficiente potencial el invento que acaban de presentar, Zolezzi anuncia otra innovación que podría cambiar al mundo: “En el proceso descubrimos cómo construir máquinas rotatorias que, si nuestros modelos teóricos son correctos, tendría un nivel de densidad de torque capaz de pulverizar lo que consiguen los motores más avanzados del momento”. Si sus cálculos son correctos, esta innovación podría revolucionar los motores eléctricos para los aviones del futuro.

Así, este grupo de emprendedores está demostrando no solo que en Chile existe el talento, la capacidad y la voluntad para competir con potencias tecnológicas en las áreas más avanzadas de la ciencia, sino que además se puede hacer con conciencia social e impacto económico.

El equipo de IIA está compuesto por ingenieros civiles de especialidades Eléctrica, Electrónica, Mecánica y Naval Eléctrica con una amplia experiencia en áreas como minería, defensa, industrias, diseño y desarrollo de equipos electrónicos, informática, fabricación de prototipos, proyectos de innovación; y se capacitó en el país y el extranjero en las competencias necesarias para el desarrollo del proyecto.

Alfredo Zolezzi G. – Chief Innovation Officer & Founder
Carlos Bedoya M. – General Manager
Rubén Viñuela Sepulveda, Ingeniero Civil Eléctrico – Gerente Técnico
Alex Garay Herrera, Ingeniero Civil Electrónico
Raúl Martínez Giusto, Ingeniero de Ejecución en Control e Instrumentación Industrial
Pablo Morales Pizarro, Ingeniero Civil Eléctrico
Aníbal Núñez Toro, Ingeniero Civil Mecánico

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Comentarios
Francisco Castillo | 2018-10-27 | 12:02
1
Como puedo trabajar con ellos?
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Marco Canepa | Director Creativo | 2018-10-30 | 17:23
2
Hola Francisco,

En la web de Impact Innovation Alliance (http://www.impactalliance.cl/es/index.html) hay una sección de contacto.

Partiría por preguntar allí.
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Mario Céspedes | 2018-10-29 | 15:13
2
El problema de los relaves mineros en Chile debe ser la mayor urgencia medioambiental que tiene el país... esta noticia, de poder llevarse pronto a la práctica, debe ser lejos la mejor y más relevante innovación chilena en años..
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José Ignacio | 2018-10-31 | 13:17
1
Me encantó leer esto!! fascinante!. Lo que no me quedó claro es que si este método le baja la toxicidad al relave, finalmente.
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