RECURSOS MINERALESDEL FUTURO

Dr. Lluís FONTBOTÉ

Universidad de Ginebra (Suiza)

Lluís Fontboté es profesor de geología económica en la Universidad de Ginebra Suiza, donde también fue vicedecano de la Facultad de Ciencias y presidente de la Sección en Ciencias de la Tierra y Ambientales.Se graduó en la Universidad de Granada, España, y obtuvo su doctorado en la Universidad de Heidelberg, Alemania. Ha editado dos libros y es autor de numerosas publicaciones en revistas indexadas. Su enfoque actual está en la génesis de los depósitos de minerales polimetálicos relacionados con los sistemas por�ríticos, los depósitos de óxido de hierro, cobre y oro y los depósitos MVTs. Dirige el Grupo de Yacimientos Minerales de Ginebra (http://www.unige.ch/sciences/terre/mineral/ore/min_ore.html). Sus colaboradores y estudiantes de grado trabajan en proyectos de investigación en diferentes partes del mundo en cooperación con varias compañías mineras e instituciones estatales en una variedad de tipos de depósitos minerales.Lluís Fontboté fue presidente en el año 2012 de la Sociedad de Geólogos Economistas.

C.V.

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Recursos minerales del futuro

Lluís Fontboté1

1 Department of Earth Sciences, University of Geneva, Switzerland (lluis.fontbote@unige.ch) ____________________________________________________________________________________________________________________

Abstract Recycling is important and essential, but is not enough to meet the strong growth in demand, in particular from new industrialized and developing countries. Rapid evolution of technologies and society will eventually reduce our need for some mineral raw materials, but at the same time, these new technologies are creating new needs for metals, such as many of the 60 elements that make up every smartphone. Climate-friendly technologies will add pressure to the growing demand on mineral raw materials. According several reports, meeting a 2°C global temperature warming scenario would imply important added annual consummation of several metals including lithium, indium, neodymium, copper, cobalt, silver, zinc, lead, and molybdenum. In contrast to articles announcing that deposits of mineral raw materials will be exhausted within a few decades, geological evidence indicates that the resources of most mineral commodities are sufficient to supply countless future generation as long as there is a major effort in exploration (e.g. Arndt et al., 2017). Confusion between the terms mineral resources and reserves is the main reason of the widespread misconception of a rapid exhaustion of mineral resources. Large regions of the Earth are underexplored and it must be taken in account that the vast majority of mined deposits have been discovered at the surface or in the uppermost 300 meters of the crust. Geological evidence shows that deposits are also present at greater depths. Mining technology is ready for mining at depths of 3000 m and more. In addition, price increases can render economically viable deposits with grades too low to be mined today (lower grades may imply, though, larger energy use and environmental impact). However, there is potential for temporary future shortages of certain mineral raw materials. The shortages may result from other reasons than from physical exhaustion. Insufficient exploration effort and efficiency may be a reason. The cyclic nature of mining economy does not facilitate the task, neither the small size of certain metal markets and, frequently, their vertical integration and consequently lack of transparence. Difficulties in obtaining the social license to operate is a factor that compromises land access to exploration and mining projects. Despite recent important advances and modern technologies that mitigate impact, mining is still linked to a long history of environmental degradation. Society needs to be aware that (1) recycling is not enough to meet the increasing demand of metals; (2) that, therefore, search and exploitation of new ore deposits is necessary; and (3) that technical solutions exist to minimize the impacts associated to mining activities. This is a complex endeavour and requires technical improvement but also of a communication effort from the involved stakeholders. Finding deposits at greater depth is possible but requires full application of our knowledge on mineral systems and further development of it. Formation and occurrence of the main ore deposits is nowadays reasonably well understood. New exploration methods based on extensive use of automatized mineralogical core logging and trace element and isotopic composition of alteration and ore minerals provide new vectoring tools. Combination of zircon composition and zircon geochronology helps identifying geological environments adequate for giant magmatic-hydrothermal deposits. Developments of electromagnetic and seismic and 3D imagery as well as the use of "big data" and machine learning approaches and identification of large crustal structures offer new exploration opportunities. The big challenge there is to form geologists able to cope with the generated data wealth. This includes solid knowledge in Earth science basics including mineralogy, petrology, structural geology, geochemistry, and fieldwork skills, analytical and synthesis capacity, and at the same time, ability to collaborate with specialists in other fields.

1. Un agotamiento físico de los recursosminerales, el falso problema

El reciclaje es importante y esencial, pero no es suficiente para satisfacer el crecimiento de la demanda en recursos minerales, en particular de los países en desarrollo. Por ejemplo, en los próximos 26 años se va a tener que minar más cobre que el acumulado en toda la historia de la

humanidad (Schodde, 2018). Los progresos en tecnología, el desarrollo económico y los cambios sociales probablemente causarán una reducción paulatina en el aumento de la demanda de recursos minerales primarios, sin embargo, la misma tecnología crea nuevas necesidades en metales, como los más de 60 elementos químicos distintos que se encuentran en los "smartphones". También el desarrollo en energías renovables contribuye a aumentar la demanda de materias

primas minerales. Según varios informes, cumplir con el objetivo de un calentamiento global limitado a 2°C mediante otras fuentes de energía que las fósiles, implica un importante consumo adicional de varios metales, incluyendo litio, indio, neodimio, cobre, cobalto, plata, zinc, plomo y molibdeno (World Bank, 2017, UBS, 2017).

Ante este panorama, desde varios sectores se ha anunciado un agotamiento próximo de los metales. Así, por ejemplo, Henckens et al. (2016) prevé que el antimonio extractable se habría agotado en 10 años, el cinc en 50 y el cobre en 100 años. Previsiones aún más pesimistas han sido publicadas por, entre otros, Kerr (2014) y Sverdrup y Ragnarsdóttir (2014), los últimos, por ejemplo, anuncian en su tabla 4.24 un "pico de producción" por agotamiento del recurso de 30 años para el cobre, de 26 años para el zinc y de cuatro años para el plomo.

Estos escenarios catastrofistas prediciendo un agotamiento próximo de los recursos naturales de la Tierra no son nuevos (Meadows et al., 1972) y reflejan preocupaciones ya expresadas por Malthus (1798) y que, como reportan Maurice y Smithson (1984), también existieron en la Antigüedad. La evidencia geológica indica claramente que la idea que los depósitos minerales se agotarán en algunas décadas son erróneas (Arndt et al., 2017, Mudd y Jowitt, 2018, Tilton et al., 2018). Análisis económicos rigurosos llegan a la misma conclusión (Radetzki y Wårell, 2017). Aunque se trata de conceptos básicos, una confusión entre reservas y recursos minerales existentes en el planeta es la razón principal de la idea falsa, pero bastante generalizada, de un rápido agotamiento de los recursos minerales globales.

Evidentemente, tomar datos de reservas por recursos es incorrecto porque no se tiene en cuenta la cantidad total de metales disponibles en el planeta. Pero es un error frecuente en medios no especializados; de este error provienen muchas de las noticias alarmistas anunciando una escasez que ocurriría en unas pocas décadas. Las previsiones pesimistas parecen olvidar que las reservas representan sólo la cantidad de minerales identificados, medidos y económicamente explotables en la actualidad y que medir reservas implica una inversión importante. Medir reservas demasiado grandes significaría inversiones costosas e improductivas. Las empresas mineras solo miden las reservas minerales necesarias para justificar inversiones y garantizar la vida de una explotación por un tiempo razonable, tiempo que depende del tipo de mineral y que en general se extiende durante un período de aproximadamente entre veinte y cincuenta años. Así en la Tabla 1 se observa que,

a pesar del continuo crecimiento de la producción anual (aproximadamente equivalente al consumo anual en mineral primario), la duración de vida de las reservas de Cu y Zn se mantiene relativamente estable, siendo la duración de vida de las de Cu el doble que las de Zn, no porque la corteza terrestre sea más rica en Cu que en Zn (lo contrario es lo correcto), sino porque en general las inversiones necesarias para poner en producción una mina de Cu son mayores que una de Zn. En la misma tabla 1 se observa que la duración de vida de las reservas aumentó a principios de los años 80 del siglo XX, lo cual fue el resultado de incentivos públicos a la exploración por parte de países desarrollados, como respuesta a la creación de la OPEC y al "shock" petrolero de 1973. Cuando estos incentivos cesaron, la duración de vida de las reservas regresó a valores comparables a los anteriores a 1970.

Tabla 1. Producción y duración de vida de las reservas de Cu y Zn según datos de USGS (minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs).

1969 1981 1994 2001 2011 2018 Cu production (Mt) 5.6 8.2 9.4 13.7 16.1 21.0

Cu reserve lifetime (y) 51.0 72.0 32.9 24.8 42.2 39.5 Zn production (Mt) 5.4 5.8 6.8 8.9 12.4 13.0

Zn reserve lifetime (y) 16.0 40.0 20.0 21.3 20.2 17.7

Descontando esta confusión entre reservas y recursos minerales globales, queda la cuestión esencial de que los recursos minerales no son renovables a la escala humana y que algún día podrían agotarse. Los recursos engloban depósitos que ya se conocen, incluidos los que no son económicamente rentables en este momento, y también, especialmente, todos aquellos cuya existencia aún se desconoce. Gran parte de la corteza superficial del planeta está poco explorada, y nos falta mucha información para cuantificar los recursos aún no identificados. Empiezan a haber estimaciones en la literatura científica sobre estos recursos globales, incluidos los aún no descubiertos. Así Johnson et al. (2014), basándose en proyecciones de situaciones geológicas conocidas y modelos de frecuencia de ocurrencia de depósitos de cobre tipo pórfido y "stratiform sediment-hosted" con características similares a los explotados actualmente, estiman un recurso global de 5600 Mt de Cu, es decir 267 veces la producción de Cu de 2018.

Además, se debe tener en cuenta, que hasta el momento, solo se han descubierto los depósitos más accesibles y los más cercanos a la superficie, la inmensa mayoría han sido econtrado a menos de 300 metros de profundidad. No hay razones geológicas para que no existan depósitos minerales a mayores profundidades. La tecnología minera es capaz de explotar yacimientos a profundidades de 3000 m y más. Con estas

premisas y partiendo de modelos geológicos basados en la tectónica de placas, Kesler y Wilkinson (2008), estimaron que si el se logra identificar 50% de los depósitos de Cu localizados hasta una profundidad de 3 km, se podría mantener por 2500 años la extracción actual de yacimientos del mismo tipo, con la misma ley y aplicando los mismos procesos metalúrgicos que en los explotados actualmente. Evidentemente, si los precios aumentan, es posible explotar mineral con leyes más bajas, con lo cual un agotamiento físico se alejaría aún más (Fig. 1). Sin embargo, explotar contenidos más bajos puede requerir mayor energía y aumentar el impacto medio-ambiental. Por otro lado, la afirmación de que los precios aumenten continuamente es también un error común, como se indica en Arndt et al. (2017), Radetzki y Wårell (2017) y Tilton et al. (2018). El hecho de que de 1900 a la actualidad haya habido un descenso en las leyes explotadas de la mayoría de los metales no se debe a un inexistente aumento a largo plazo de los precios, sino a incremento en la eficiencia de extracción minera, metalurgia y transporte.

El razonamiento para el cobre se puede extender a la mayoría de los otros metales y se llega a la conclusión que un agotamiento físico de los metales, a pesar de que no son recursos renovables, no es una perspectiva que sea apoyada por el conocimiento geológico de nuestro planeta, al menos hasta en un muy largo plazo. ¿Significa eso que nos debemos despreocupar de los recursos minerales y que no va a haber nuevas crisis de suministro de recursos esenciales para la humanidad? De ninguna forma. Lo que antecede significa que el agotamiento físico de los recursos minerales no es el problema real. Los problemas reales son otros como se expone a continuación.

Fig. 1 Estimaciones de los recursos globales de Cu. El círculo rojo corresponde a "reservas" según USGS (2019), el círculo verde a la estimación de 5600 Mt Cu de Johnson et al. (2014) y los recursos en el océano según Cathles (2010). "Model-based deposits" corresponde al modelo de Kesler y Wilkinson (2008). "Low-grade mineralised rocks" se refiere a mineralización de baja ley con Cu en sulfuros. Diagrama modificado de Arndt et al. (2017).

2 Los problemas reales

Escasez en recursos minerales puede resultar de otras razones que no sea por agotamiento físico. Identificar nuevos y más adecuados yacimientos, desde el punto de vista de su impacto ambiental, requiere un esfuerzo y eficiencia de exploración importantes. Algo que no es fácil y que demanda superar varios retos. En primer lugar, la naturaleza cíclica de la economía minera no facilita la tarea. Por ejemplo, actualmente nos encontramos en la situación paradójica de tener precios relativamente altos, pero sin embargo, la inversión en exploración por minerales no ferrosos aún no ha recuperado los niveles de 2007 (S&P Global, 2019).

En el caso de ciertos metales "críticos" como por ejemplo In, Ge, Ga, Nd, Sb, Ta, Nb, tierras raras e incluso Li, el pequeño tamaño de ciertos mercados y/o su integración vertical y la consiguiente falta de transparencia, así como los riesgos de substitución, aumentan el riesgo de inversión en exploración, como se ha visto con la evolución de precios de las tierras raras, lo cual puede conducir a crisis temporales de suministro.

Un reto de gran magnitud al que se enfrenta hoy la industria minera y que puede conducir a crisis de suministro, es la dificultad creciente para obtener la "licencia para operar" proyectos de exploración y explotación minera. A pesar de los importantes avances y de las tecnologías modernas que mitigan el impacto medioambiental y a las poblaciones afectadas, la minería sigue estando vinculada a una larga historia de degradación ambiental.

Sucesos recientes no ayudan a establecer una relación de confianza entre minería y sociedad. Sin embargo, no hay otro camino que avanzar en el camino de adoptar soluciones técnicas para minimizar los impactos asociados con las actividades mineras e informar a la sociedad que (1) esas soluciones existen y se estánimplementando, (2) que el reciclaje, incluso en unaperspectiva de "economía circular", no essuficiente para satisfacer la creciente demanda demetales y (3) que, por lo tanto, la búsqueda yexplotación de nuevos yacimientos es necesariapara el progreso y bienestar de la humanidad.Este es un reto complejo y requiere un esfuerzoimportante, por un lado, en aplicar los mejoresconocimientos científicos y técnicos y, por otro, eninformar a la sociedad eficientemente. Quizá loúltimo es lo más difícil, pues implica una relaciónde confianza no sólo entre minería y sociedad civil,sino también de estas con los poderes políticos,los cuales deben garantizar el cumplimiento deleyes y compromisos, y que éstos seanadecuados, a fin, por un lado, de proteger el

medioambiente y, por otro, de no esterilizar el potencial minero. Además, sólo con medidas políticas a nivel internacional, estatal y local se puede llegar a una distribución equitativa de cargas y beneficios de la actividad minera. Una vez más se subraya que la comunidad geológica-minera necesita hacer un gran esfuerzo en labores de información.

Finalmente, y no de menor importancia, existe una dificultad inherente a la exploración minera. Encontrar depósitos a mayor profundidad es posible, pero requiere la aplicación completa de nuestros conocimientos sobre sistemas minerales y su desarrollo. La formación y modo de ocurrencia de los principales tipos de yacimientos minerales son razonablemente bien entendidos hoy en día. Nuevos métodos de exploración basados en el uso intensivo de métodos automatizados de análisis químico (elementos mayores, traza e incluso composición isotópica) y mineralógico de testigos de sondeo, abren la posibilidad de aplicar vectores de exploración a gran escala usando el zoneamiento de alteración y mineralización. La combinación de la composición y geocronología de zircón ayuda a identificar ambientes geológicos adecuados para sistemas gigantes de origen magmático-hidrotermal. Desarrollo de métodos electromagnéticos y sísmicos y su visualización 3D, de otros métodos de teledetección y su aplicación para la identificación de grandes estructuras de la corteza, así como el uso de "big data" y métodos de "machine learning" ofrecen nuevas oportunidades de exploración.

El gran desafío es formar geólogos capaces de hacer frente al enorme volumen de datos generado, volumen que está creciendo exponencialmente. Sólo geólogos bien formados, con sólidos conocimientos en disciplinas básicas en ciencias de la Tierra, como mineralogía, petrología, geología estructural, geoquímica y trabajo de campo, y al mismo tiempo, la capacidad para colaborar con especialistas de otros campos, en particular ingenieros de minas y geometalurgistas, tendrán la capacidad analítica y de síntesis para poder extraer provecho de los datos generados. En otras palabras, es absolutamente necesario invertir en centros de educación superior en ciencias de la Tierra y recordar que no hay educación superior que merezca tal apelativo sin investigación científica de alto nivel.

3. Conclusión

Desde un punto de vista geológico, la escasez de recursos minerales es el falso problema. La percepción generalizada en muchos medios de

que los depósitos de materias primas minerales (cobre, zinc, oro, plata, tierras raras, etc.) se agotarán en unas pocas décadas, no es correcta y se debe principalmente a la confusión entre las nociones de reservas y recursos. Los recursos globales son mucho más grandes que las reservas y el conocimiento geológico no apoya la posibilidad de un agotamiento físico ni siquiera a largo plazo, si se realiza un esfuerzo importante de exploración.

Los desafíos reales son otros. Por un lado, se debe continuar implementando métodos para minimizar el impacto ambiental y social de la exploración y explotación de los recursos minerales. Por otro, se requiere un esfuerzo en labores de información para que la sociedad en general perciba que (i) incluso con una utilización óptima de los recursos y altas tasas de reciclaje, el desarrollo y bienestar humano requieren encontrar y explotar materias primas minerales y que (ii) ya existen métodos para hacerlo de forma crecientemente sostenible. Finalmente, sólo con investigación científica y técnica se podrán desarrollar métodos para descubrir nuevos depósitos minerales, en parte bajo cubierta y a profundidades cada vez mayores, y explotarlos con el mínimo impacto. Esto último subraya la importancia de una formación óptima de geocientíficos en particular de geólogos e ingenieros de minas.

Agradecimientos

La revisión por S. Rosas (PUCP) ha mejorado sensiblemente el texto.

Referencias

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