Dos gigantescos derrames de residuos mineros en el estado de Minas Gerais – uno de 34 millones de metros cúbicos (m³) de un embalse de la compañía Samarco en la ciudad de Mariana, en 2015, y otro de 12 millones de m³ de Vale en Brumadinho, en 2019 – obligaron a las empresas mineras, y motivaron a startups y universidades a acelerar la búsqueda de nuevos usos y destinos para los relaves de la extracción, principalmente del mineral de hierro. Años más tarde, los resultados, aún tímidos, empiezan a aparecer en forma de tejas, ladrillos, pavimentos, maderas plásticas y fertilizantes agrícolas producidos con base en estos residuos minerales.
La búsqueda de alternativas en Brasil fue impulsada por la aprobación de una ley federal, la nº 14.066, en 2020, que prohíbe la instalación de embalses de relaves aguas arriba, como los que se rompieron en Mariana y Brumadinho. Construidos con diques de contención sostenidos por capas superpuestas de desechos, este tipo de embalses es más sencillo y menos caro, pero también es más susceptible a las roturas.
Para el ingeniero de producción Bruno Milanez, de la Universidad Federal de Juiz de Fora (UFJF), una posibilidad consiste en utilizar este material para cubrir las cavidades formadas por la minería, el llamado backfilling. “Es un método más sofisticado y de mayor costo que los embalses de contención de relaves, pero proporciona más seguridad y aumenta las posibilidades de recuperación del área explotada”, comenta.
Esta técnica fue adoptada a finales de los años 1990 en la explotación de plata, plomo, hierro, carbón, oro, zinc y cobre en países como Australia, China, Estados Unidos y Canadá. Su gran ventaja reside en que les proporciona más estabilidad a las minas subterráneas. Pero la desventaja es que, si no se hace bien, puede contaminar los depósitos de agua subterráneos. Y también exige un buen plan para que no retrase la extracción.
Otro método que ya se utiliza es el apilamiento en seco de los residuos, después de retirarles la humedad. Antes de adoptar este tipo de sistema, la empresa debe elaborar un proyecto técnico que tenga en cuenta la topografía del terreno, la capacidad de almacenamiento y la seguridad ambiental. Milanez explica que, aunque la técnica sea más segura que los embalses de contención, no está exenta de riesgos. “En enero de 2022, una montaña de este tipo de residuos de la empresa minera Vallourec cayó dentro de un dique de contención de agua que estaba cerca. El agua se desbordó, invadió y obstaculizó durante dos días la carretera BR-040, que comunica Minas Gerais con Río de Janeiro”, relata el ingeniero.
Beto RochaFábrica de bloques de la compañía Vale que utiliza como materia prima la arena generada en el proceso de extracciónBeto Rocha
El 40 % de la producción
Brasil es el segundo proveedor mundial de mineral de hierro, con una producción bruta anual de casi 600 millones de toneladas (t), de las cuales 430 millones de t fueron procesadas, según el Anuário Mineral Brasileiro, de 2022. El procesamiento es la etapa en donde se eliminan las impurezas y se concentra el nivel de hierro en el mineral.
Del peso total del mineral procesado, los relaves − esencialmente arena, óxidos e hidróxidos de hierro no retenidos en esta etapa − pueden representar una proporción variable de hasta el 40 %, dependiendo de la calidad de la materia prima y la eficiencia del procesamiento. Brasil genera entre 86 y 172 millones de t de residuos de la producción de hierro al año.
Vale, la mayor empresa minera del país, fue responsable de la producción de 321,2 millones de t de mineral de hierro en 2023, con un volumen de residuos que alcanzó los 48,6 millones de t, equivalente al 15 % del total. “Desde 2014, invertimos en investigación en Brasil para encontrar soluciones de reutilización de la arena procedente del procesamiento del mineral de hierro, con el objetivo de reducir la generación de relaves”, informa Tatiana Teixeira, gerente de Nuevos Negocios de la empresa.
En 2020, la empresa inauguró una fábrica de bloques que utiliza como materia prima la arena generada en el proceso de extracción. “Desde 2021, se han destinado alrededor de 1,9 millones de t del producto al sector de la construcción civil y a proyectos de pavimentación de carreteras”, informa Teixeira. El año pasado, Vale creó una empresa, llamada Agera, para vender y distribuir la arena, a la que la compañía denomina sostenible.
En los últimos 10 años Vale ha invertido 24 millones de dólares en investigación y desarrollo de soluciones para la reutilización de desechos de mineral de hierro. Entre 2019 y 2021 fueron destinados 1.200 millones de dólares a sistemas de filtración y apilamiento en seco. En 2023, los ingresos netos de la empresa sumaron 41.780 millones de dólares.
Fernando Piancastelli / Agera Cargamento de arena recuperada de los desechos minerales del centro de distribución de AgeraFernando Piancastelli / Agera
Samarco generó alrededor de 20 millones de t de residuos el año pasado. Según el especialista en innovación de la empresa, Marcos Gomes Vieira, desde diciembre de 2020 la empresa invierte en tecnologías tendientes a lograr una minería más segura y menos agresiva al medio ambiente. “Contamos con sistemas de filtración que permiten apilar en seco hasta el 80 % de los residuos”, afirma. La minera también viene desarrollando proyectos para el futuro cercano, entre ellos uno que busca reutilizar una parte de los residuos arenosos como insumo para la fabricación de hormigón.
Nuevas tecnologías en el mercado
Pese a las posibilidades de reutilización, en Brasil, así como en otros países, una ínfima porción de los relaves mineros se transforma en productos. “A partir de las investigaciones desarrolladas en los últimos años, hemos intentado sacar al mercado nuevas tecnologías [que utilizan residuos mineros]”, relata el químico Rochel Montero Lago, de la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG) y coordinador del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología (INCT) para la Valoración de Residuos y Materiales Renovables (Midas), creado en 2017.
Al año siguiente, con el objetivo de conectar el conocimiento académico con las empresas, la UFMG y el Centro de Innovación y Tecnología del Servicio Nacional de la Industria (Senai) de la ciudad de Belo Horizonte crearon, con el apoyo financiero del INCT Midas, el Centro de Escala de Tecnología y Modelado de Negocios (Escalab), también coordinado por Lago.
Una de las iniciativas en esta área es liderada por la empresa minera Geeco Materiais e Engenharia, creada en 2019. “Tuvimos el apoyo de la universidad y de varios docentes durante el proceso de desarrollo”, dice la química Caroline Prates, actual directora de Tecnología del emprendimiento.
El proyecto de Geeco – la producción e instalación experimental de bloques y revestimientos con residuos – fue uno de los destacados de libro electrónico Práticas em circularidade no setor mineral, una compilación de proyectos apoyados por empresas mineras publicado por el Instituto Brasileño de Minería (Ibram), en 2022. Ese mismo año, la startup fue seleccionada para participar en el Mining Hub, un programa de innovación abierta creado en 2019 por el Ibram y empresas mineras que congrega a grandes empresas del sector, compañías proveedoras y startups.
Con sede en Pedro Leopoldo (estado de Minas Gerais), Geeco realiza proyectos con empresas mineras y constructoras para reutilizar residuos, transformados en materiales llamados geopolímeros. Una de sus aplicaciones consiste en reemplazar hasta un 100 % del cemento de Pórtland común, reduciendo las emisiones de dióxido de carbono con respecto al cemento tradicional.
Esalq-USPCultivo experimental de espadaña para la descontaminación de suelos en la desembocadura del río Doce (Estado de Espírito Santo)Esalq-USP
En la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz de la Universidad de São Paulo (Esalq -USP), el equipo liderado por el agrónomo Tiago Osório Ferreira investiga posibles usos de los residuos mineros en la agricultura. Uno de sus proyectos evalúa la reutilización de residuos de la minería del hierro como materia prima para la producción de acondicionadores de suelos, también llamados soil amendments. A diferencia de los reparadores, los acondicionadores no solamente tienen como objetivo suministrar nutrientes, sino también mejorar la capacidad del suelo para retener agua, materia orgánica y nutrientes, facilitando el crecimiento de las plantas.
Cuando están contaminados, los desechos de la minería pueden representar un riesgo para el medio ambiente. En busca de formas de remediar la contaminación del río Doce, a consecuencia de la intoxicación con relaves provocada por el colapso de la represa Fundão, de Samarco, una integrante del grupo Esalq, la ingeniera agrónoma Amanda Duim Ferreira, en su investigación doctoral finalizada en 2024, constató que las espadañas o totoras (Typha domingensis) colonizaron buena parte de la zona y tienen potencial para descontaminar el suelo, como se detalla en artículos publicados en el Journal of Hazardous Materials en abril de 2022, y en el Journal of Cleaner Production en septiembre del mismo año. Con base en estos resultados, el grupo Esalq cultivó espadañas encima de los relaves mineros y constató un aumento en la remoción de hierro.
Octavio Carmignano, licenciado en Derecho y socio de la minera Pedras Congonhas, de Nova Lima, en el Área Metropolitana de Belo Horizonte, encontró 95 patentes relacionadas con el uso de residuos de mineral de hierro, depositadas en Brasil y en países con historial minero, tal como se detalla en un artículo de octubre de 2021 publicado en el Journal of the Brazilian Chemical Society. “La mayoría de los proyectos están en fase preliminar, a escala de laboratorio”, sostiene. Uno de los obstáculos, explica Carmignano, es la logística: la distancia entre las minas y los mercados de consumo puede encarecer los productos elaborados a partir de residuos.
Otro es el precio. “En mi doctorado sobre innovación tecnológica estudié que la madera plástica, elaborada a partir de relaves de embalses, puede durar hasta 100 veces más que la madera común. Sin embargo, como es 10 veces más cara, debido al proceso de producción, el mercado no la acepta, pues siempre busca el precio más bajo.”
Milanez, de la UFJF, reconoce la importancia de las iniciativas que buscan transformar los residuos minerales en productos. El ingeniero considera que, como los nuevos productos no serán suficientes como para absorber la enorme cantidad de desechos producidos y ya almacenados en los embalses, aún es necesario reducirlos y dejar más seguro el material que no se transformará en otros productos.
Proyectos
1. Detritus de la minería del hierro para la elaboración de enmiendas de suelos [soil amendments] y smart-C soils: agricultura inteligente en el combate contra los cambios climáticos y contra la degradación de suelos (nº 23/02429-6); Modalidad Programa de Investigaciones sobre Cambios Climáticos Globales; Investigador responsable Tiago Osório Ferreira (USP); Inversión R$ 472.168,02.
2. Las plantas de estuarios y su control en la biogeoquímica de metales en suelos impactados por el “desastre de Mariana” (nº 19/14800-5); Modalidad Beca doctoral; Investigador responsable Tiago Osório Ferreira (USP); Beneficiaria Amanda Duim Ferreira; Inversión R$ 342.424,08.
3. El “desastre de Mariana”: diagnóstico de contaminación, estrategias de remediación y reaprovechamiento de desechos de mineral de hierro (nº 22/12966-6); Modalidad Ayuda Regular de Investigación; Investigador responsable Tiago Osório Ferreira (USP); Inversión R$ 256.154,71.
Artículos científicos
CARMIGNANO, O. R. et al. Iron ore tailings: Characterization and applications. Journal of the Brazilian Chemical Society. v. 32, n. 10. oct. 2021.
FERREIRA, A. D. et al. Iron hazard in an impacted estuary: Contrasting controls of plants and implications to phytoremediation. Journal of Hazardous Materials. v. 428, 128216. 15 abr. 2022.
FERREIRA, A. D. et al. Screening for natural manganese scavengers: Divergent phytoremediation potentials of wetland plants. Journal of Cleaner Production. v. 365, 132811. 10 sep. 2022
Libros
MEDEIROS, K. A. (coord.). Anuário Mineral Brasileiro: principais substâncias metálicas. Brasilia: ANM, 2023.
RODRIGUES, C. de P. et al. (comp.). Práticas em circularidade no setor mineral. Brasilia: Ibram, 2022.
