Hacia una minería sostenible mediante el uso de energías renovables

Las minas de cobre y litio desempeñan un papel fundamental en la transición energética mundial. El cobre transporta energía a través de cables, motores y redes eléctricas, mientras que el litio la almacena en baterías que alimentan vehículos eléctricos, ordenadores y sistemas de almacenamiento.

La demanda mundial se dispara, y Chile, primer productor mundial de cobre y gran productor de litio, está en el centro de esta dinámica. Sin embargo, la extracción y el procesamiento de estos elementos siguen dependiendo en gran medida de los combustibles fósiles, lo que genera una elevada huella de carbono. 

¿Por qué hablar de energías renovables en la minería?

El contexto de la minería en Chile 

Chile es el primer productor mundial de cobre (24% de la producción global) [1] y más del 30% [2] de las reservas mundiales de litio, elementos esenciales para la transición energética global. De hecho, el cobre se utiliza en cables eléctricos, redes de transmisión y tecnologías renovables, mientras que el litio es fundamental para las baterías de vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía solar y eólica. El sector minero representa alrededor del 12% del PIB chileno y un 60% de sus exportaciones totales, siendo un pilar fundamental de la economía nacional [3]. 

Sin embargo, para extraer y procesar estos minerales se necesitan enormes cantidades de calor, que en su mayor parte se sigue produciendo con combustibles fósiles.De hecho, la minería en Chile consume alrededor de 55 TWh anuales de energía. Se estima que, de la demanda total energética,un 51% corresponde a electricidad y un 49% a energía térmica [4], esta última cubierta en gran medida con diésel y gas natural. 

Como resultado, el sector minero genera aproximadamente 7% de las emisiones de GEI del país, con 7,9 MtCO₂e directas en 2022, principalmente por uso de combustibles en calderas, procesos térmicos y transporte. 

Participacion segun tipo de energia en el consumo total energético, 2010-2024. @Cochilco

Energías renovables para descarbonizar las minas

Las empresas mineras son conscientes del desafío climático y todas ellas tienen altos compromisos de sostenibilidad para los próximos años. Chile ha establecido compromisos de reducción de emisiones del 30% a 2030 respecto de 2007 y la neutralidad de carbono al 2050, con una hoja de ruta sectorial que apunta a un 70% de energías renovables en la matriz al 2030 y reducción progresiva de emisiones en la minería [5].

Este contexto exige que la minería chilena avance rápidamente en la descarbonización de sus procesos, mejorando su competitividad internacional en un mercado donde el cobre y el litio con baja huella de carbono comienzan a ser demandados por fabricantes de baterías, autos eléctricos y energías renovables.

Los obstáculos a la descarbonización de la industria minera

Detrás del reto energético se esconden importantes obstáculos económicos y técnicos, que explican por qué la descarbonización de las minas sigue siendo una empresa compleja:

• Necesidad de inversiones CAPEX importantes para mejorar eficiencia energética, integrando sistemas de recuperación de calor y tecnologías de calor renovable.
• Necesidad de modernizar tecnologías y equipos térmicos: Muchas faenas utilizan calderas diésel o gas con eficiencias bajas y sin sistemas de recuperación de calor residual, además algunas presentan ausencia de automatización en la gestión de cargas térmicas, generando sobredimensionamiento y sobreconsumo.
• Marco de apoyo gubernamental limitado, con incentivos concentrados en electrificación y PPA de energía eléctrica, pero con pocas herramientas específicas para acelerar la descarbonización térmica.

La generación de calor a partir de combustibles fósiles alcanza un costo elevado que, además, está fuertemente expuesto a la volatilidad de los precios internacionales del diésel y el gas natural.

Sin embargo, el calor renovable es una alternativa limpia y fiable a los combustibles fósiles, capaz de reducir significativamente las emisiones y mejorar la competitividad del sector.

Soluciones para descarbonizar las minas: electrificación y calor renovable

El sector ya ha avanzado en electrificación, firmando contratos Power Purchase Agreement de energía renovable (solar y eólica) que permiten reducir el costo de la electricidad, sin embargo, la descarbonización de la demanda térmica sigue siendo una de las mayores brechas.

El consumo energético de la minería se distribuye de forma diversa, entre las distintas etapas del proceso. Las minas a cielo abierto son las que concentran el mayor uso de combustibles.

• Los procesos de concentración consumen 16,29 TWh, lo que representa el 29% del total. En esta etapa predomina claramente el uso de electricidad (15,83 TWh), debido a la alta demanda energética de las operaciones de chacando y molienda del mineral.
• En el ámbito hidrometalúrgico, el proceso SX-EW (lixiviación y electroobtención) alcanza un consumo de 5,45 TWh (9,8% del total). También depende principalmente de la electricidad (4,42 TWh), lo que demuestra la necesidad de un suministro eléctrico continuo, aunque igualmente requiere combustibles para su funcionamiento.
• Por último, la fundición combina el uso de electricidad y combustibles. En este caso, la energía térmica es fundamental para que el proceso pueda llevarse a cabo.

Consumo de combustible y electricidad por proceso, 2024. @Cochilco

Los procesos que pueden descarbonizarse

La producción de cobre se basa en varias etapas que consumen mucha energía, tanto eléctrica como térmica.

Primero se extrae el mineral, luego se chanca, se muele y finalmente se clasifica. Según su naturaleza (sulfurado u oxidado), existen dos grandes procesos que permiten obtener cobre puro en más de un 99%.

Etapas de extraccion del cobre

Cobre sulfurado: fusión y electrorrefinación

En el caso de los minerales sulfurados, la primera etapa consiste en una fusión a alta temperatura en hornos, con el fin de separar el cobre de las impurezas y obtener cobre bruto.

A continuación, este se purifica mediante refinación electrolítica.

Este proceso consiste en sumergir ánodos de cobre en una solución electrolítica por la que circula una corriente eléctrica. Bajo el efecto de la corriente, el cobre se disuelve desde el ánodo y se deposita en el cátodo, formando placas de cobre muy puro (hasta un 99,99 %).

@codelcoeduca

En fundición y refinación, la demanda térmica puede superar los 200 MWt en plantas grandes, donde los costos de descarbonización y eficiencia pueden tener retornos en plazos en torno a 10 años según la solución aplicada.

Cobre oxidado: lixiviación y electroobtención

En el caso de los minerales oxidados, el cobre se extrae mediante lixiviación. El mineral triturado se apila en plataformas estancas y luego se rocía con una solución ácida que disuelve el cobre contenido en la roca.

A continuación, la solución enriquecida se recoge y se dirige a la etapa de electroobtención. Este proceso, similar a la electrorrefinación  permite recuperar el cobre directamente de la solución mediante su depósito en cátodos bajo el efecto de una corriente eléctrica.

Para que la lixiviación sea eficaz, la solución debe mantenerse a una temperatura óptima (generalmente entre 40 y 60°C). El calor acelera la cinética de disolución y mejora el rendimiento. Sin embargo, requiere una fuente de energía térmica continua, a menudo de varias decenas a varios cientos de MW térmicos (MWt) por emplazamiento.

@codelcoeduca

Si bien utilizan energía eléctrica directamente, los sistemas de pretratamiento, calentamiento de soluciones y secado de lodos consumen energía térmica significativa.

Soluciones de calor renovable adaptadas a la minería

Entre las tecnologías a integrar podemos mencionar:

	Solar térmico de gran escala	Permite suministrar directamente el calor necesario para mantener las soluciones de lixiviación a temperatura (40-60°C) o calentar los electrolitos en la electroobtención y las soluciones en general.
	Sistemas de almacenamiento térmico de corto y largo plazo	Permiten almacenar el calor producido durante el día y utilizarlo por la noche o de forma continua, lo que garantiza la estabilidad de los procesos mineros que funcionan las 24 horas del día, los 7 días de la semana.
	Recuperación de calor residual	Utile en procesos como la fundición, por ejemplo, que puede reducir más de un 20% del consumo térmico neto.
	Bombas de calor industriales	Ideales para procesos de 40-85°C, recuperan el calor a baja temperatura y lo elevan a un nivel útil. Permiten sustituir calor fósil por energía térmica renovable con alta eficiencia.
	Calderas eléctricas	Se utilizan para procesos que pueden estar en rangos cercanos a altas temperaturas.

Frente a los desafíos de la minería, Newheat junto a la nueva joint venture Newheat Latam* se posiciona como un socio estratégico para la descarbonización térmica de la minería chilena.

Proponen soluciones de calor renovable a gran escala, con experiencia en diseño, financiamiento, construcción y operación de sistemas de calor limpio, entregando calor como servicio con contratos de 15 a 20 años y sin necesidad de inversiones iniciales por parte del cliente (modelo Heat-as-a-Service).

Newheat ofrece una gama de tecnologías de calor renovable integradas para asegurar un costo competitivo, robustes y disponibilidad continua, en procesos como lixiviación, electro-obtención y calentamiento de soluciones en general.

Soluciones integradas Newheat para la minería

*Newheat y Sunmark Chile han unido sus fuerzas en una empresa conjunta: la innovación de Newheat en modelado, diseño y operación remota de centrales térmicas renovables y la experiencia internacional de Sunmark en grandes proyectos de calor a escala industrial. Su objetivo común es descarbonizar a gran escala la industria minera del cobre y del litio, ofreciendo soluciones de calefacción renovable fiables, competitivas y adaptadas a las necesidades específicas de cada emplazamiento e industria.

Caso de la mina Gabriela Mistral

La mina de cobre Gabriela Mistral, ubicada en la Región de Antofagasta en el norte de Chile, es una mina rajo de Codelco especializada en el tratamiento de minerales oxidados mediante lixiviación.

Al operar 24/7 en uno de los desiertos con mayor radiación solar del mundo, el sitio presenta una demanda térmica significativa para mantener las soluciones a temperatura en los procesos de lixiviación y electro-obtención.

Este ejemplo demuestra que, con una irradiación solar promedio de ~2.800 kWh/m²/año en el norte de Chile, la replicabilidad es alta en otras faenas de lixiviación y procesos de baja y media temperatura.

* Sunmark Chile fue fundada por Hans Grydehoj e Ian Nelson, actuales Director General y Director Técnico de Newheat Latam.

Descarbonizar las minas de cobre

La minería chilena enfrenta un desafío clave: descarbonizar sus procesos térmicos para cumplir con los compromisos nacionales e internacionales, mantener la competitividad y responder a la creciente demanda de minerales con bajo impacto ambiental.

La integración de calor renovable a gran escala representa una de las oportunidades más relevantes y rentables para la transición energética de la minería en Chile. Con el respaldo de políticas públicas, incentivos específicos y colaboración con actores expertos como Newheat Latam el sector puede reducir su huella de carbono, optimizar costos operativos y liderar la producción de “minerales verdes” a nivel global.

En Newheat y Newheat Latam, estamos listos para acompañar a la minería chilena con soluciones concretas, escalables y competitivas, impulsando una minería sostenible que contribuya al desarrollo económico de la industria, el país y a la protección del planeta.