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Identifican tierras raras y metales raros en carbón colombiano

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Por: Universidad Nacional de Colombia

Un estudio de los carbones en el centro de Colombia reveló indicios de la presencia de metales raros y tierras raras en este recurso natural. Estos se utilizan en el sector tecnológico y su hallazgo contribuiría no solo a darle más valor al carbón en países productores y consumidores, sino también a disminuir los metales que quedan después de usar el carbón, con lo que se reduciría la contaminación de suelos y aguas en el proceso de extraerlos.

Colombia ocupa el primer lugar en América Latina en la producción y exportación de carbón, actividad que aporta cerca de 2,2 billones en regalías, y en muchas ocasiones se ha aprovechado para generar energía y producir coque siderúrgico, un combustible sólido formado por su destilación. Sin embargo, en la actualidad se estudia en otros países del mundo como fuente prometedora de metales raros y tierras raras, ya que pueden tener algún enriquecimiento por sus procesos de formación.

Estos metales y tierras son importantes debido a que son usados para la construcción de partes de teléfonos móviles, computadoras, reactores nucleares, láseres, cohetes y baterías de litio, entre muchas otras aplicaciones tecnológicas.

Según estudios sobre la formación del carbón en varias cuencas alrededor del mundo, algunas de las condiciones relacionadas con el enriquecimiento de estos metales en el carbón son la cercanía a cuerpos magmáticos o rocas ígneas, la caída de material volcánico cerca de la zona donde están los carbones, la presencia de soluciones hidrotermales mineralizantes, y la lixiviación de rocas volcánicas.

La investigación buscó determinar si las condiciones de formación de los carbones en dicha zona favorecieron el enriquecimiento de metales y tierras raras y la presencia de metales contaminantes. Crédito: UnimediosLa investigación buscó determinar si las condiciones de formación de los carbones en dicha zona favorecieron el enriquecimiento de metales y tierras raras y la presencia de metales contaminantes. Crédito: UnimediosLos metales raros –como galio, litio y germanio– y los elementos de tierras raras –como lantano, cerio, praseodimio, neodimio, samario y europio, entre otros– poseen altas propiedades magnéticas y ópticas, por lo cual tienen muchas aplicaciones tecnológicas, lo que genera la necesidad de encontrar nuevas fuentes para suplir la demanda creciente. Por eso se han adelantado múltiples investigaciones que han permitido determinar concentraciones importantes de algunos de estos elementos en el carbón, lo que lo convierte en una fuente poco usual. 

Un ejemplo de su aprovechamiento se ha dado en China, país que usa el carbón para generar energía, luego recupera germanio de las cenizas para hacer lingotes y los utiliza para elaborar paneles solares y fibra óptica que son comercializados alrededor del mundo.

En este contexto, la investigación de la doctora en Ingeniería Olga Patricia Gómez Rojas, de la Facultad de Minas de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín, se convirtió en una oportunidad para trazar una línea guía de lo que sería una futura exploración y aprovechamiento del carbón en la zona centro de Colombia, que corresponde a Boyacá, Cundinamarca, Antioquia y Caldas, cuencas intramontana o intercordillerana localizadas entre las cordilleras Oriental y Central de los Andes colombianos.

La investigación buscó determinar si las condiciones de formación de los carbones en dicha zona favorecieron el enriquecimiento de metales y tierras raras y la presencia de metales contaminantes, teniendo en cuenta que la mayor parte de la producción en esta zona se destina especialmente al consumo interno, y por lo tanto se podrían recuperar de las cenizas.

El hallazgo de carbones metalíferos

Los carbones metalíferos son aquellos que tienen enriquecimiento de metales 10 veces por encima del promedio mundial (concentración Clarke), y la investigación de la doctora Gómez  da indicios de que en dicha zona se encontraron elementos como litio y galio, además de algunas tierras raras.

 La presencia de metales en el carbón no solo incluye los de interés económico, sino que también puede haber mercurio, plomo, cadmio y selenio, los cuales causan problemas de contaminación de suelos, aguas y vegetación, y algunos generan enfermedades en las poblaciones. Crédito: Unimedios. La presencia de metales en el carbón no solo incluye los de interés económico, sino que también puede haber mercurio, plomo, cadmio y selenio, los cuales causan problemas de contaminación de suelos, aguas y vegetación, y algunos generan enfermedades en las poblaciones. Crédito: Unimedios.Los carbones estudiados corresponden a la Formación Guaduas, en Boyacá y Cundinamarca, la Formación Amagá en Antioquia, y la Secuencia Volcanoclástica de Aranzazu, en Caldas. Estos se seleccionaron por las condiciones geológicas de su formación, entre otros factores, ideales para el enriquecimiento en metales raros y tierras raras con algún impacto ambiental o económico.

En las zonas estudiadas se encuentran carbones de distinto rango, composición (contenido maceral y mineral), y condiciones de formación paleoambiental (antiguos ambientes de formación). Los carbones son rocas sedimentarias compuestas en especial por materia orgánica en varios estados de preservación, evolucionados por el incremento de la temperatura, la presión en millones de años, lo que se conoce como “rango del carbón”, que va desde turba, lignito, sub-bituminoso, bituminoso hasta antracita.

"La presencia de materia mineral –que incluye los minerales, sales disueltas y metales– puede estar en proporciones variadas, según el ambiente de formación."

Los componentes orgánicos que se reconocen en el microscopio son los llamados macerales y se reconocen por sus características ópticas; son de tres grupos: vitrinita, liptinita e inertinita, según los tipos de materia orgánica y del paleoambiente.

Por ejemplo, las concentraciones promedio mundial de galio están establecidas en 5,5 partes por millón, mientras que en algunas cuencas (lugares donde se acumulan sedimentos para formar rocas) analizadas en la investigación de la doctora Gómez se encontraron hasta 93 partes por millón, es decir mucho más de lo que se esperaría encontrar en carbones.

Para la investigación se tomaron 55 muestras y se realizó en frentes de explotación activos, excepto las de Caldas que se realizaron en afloramiento (lugar donde se puede ver el manto de carbón en la superficie), ya que en este lugar no hay minas activas. Después de recolectarlas se almacenaron en bolsas herméticas con el fin de que no cambiaran sus propiedades.

Para cumplir con los objetivos de la investigación se utilizaron técnicas de caracterización como difracción de rayos X (DRX), espectroscopia Mössbauer, microscopía electrónica de barrido, espectrometría de masa con plasma acoplado inductivamente y análisis petrográficos y fisicoquímicos. Además se usaron métodos estadísticos o técnicas de caracterización que permiten el análisis cualitativo y cuantitativo de minerales, elementos metálicos y macerales del carbón. Por ejemplo, permite ver sus formas, tamaño, asociación y distribución, los cuantifica y con eso se establece su uso. También se utilizó un método descriptivo de clasificación correspondiente para los datos de las cuencas analizadas.

Según la investigadora, en los carbones de Caldas se presenta un enriquecimiento en tierras raras, litio y galio mayores a las concentraciones del promedio mundial: “es una zona que no se está explotando ya que sus carbones son de bajo rango, es decir tienen poco valor calorífico, y además tienen alto contenido en ceniza”, explica. Aunque Caldas no es una zona de alta explotación de carbón, presenta un enriquecimiento en tierras raras mayores a las concentraciones del estimado mundial. Crédito: Unimedios.Aunque Caldas no es una zona de alta explotación de carbón, presenta un enriquecimiento en tierras raras mayores a las concentraciones del estimado mundial. Crédito: Unimedios.

Producto con valor agregado

Para Astrid Blandón Montes, doctora en Ciencias de la Tierra opción Geología y magíster en Ciencia y Técnica del Carbón, lo más valioso en la investigación de la doctora Gómez es el beneficio adicional que adquiere el carbón y el país como uno de los principales proveedores de Latinoamérica.

“Hasta ahora en Colombia nunca se había abordado el tema desde el punto de vista geológico, por lo que con esta nueva metodología se plantea que a futuro, y tras otras investigaciones, podría tener un significado económico”, señala la doctora Blandón.

Agrega que además de la generación de energía se pueden considerar otras posibilidades importantes, como la utilización de materiales de desecho, y en este punto la investigación brinda la metodología y las primeras pautas. Sin embargo, resalta la importancia de seguir investigando, debido a que en algunas zonas se debe profundizar más para sacar datos que permitan obtener información más precisa sobre si en dicha zona hay o no anomalías de esos elementos.

“Es una base muy importante para seguir la investigación en este tema, que en este momento es prioritaria para los países, ya que China figura como la mayor fuente de estos elementos, manejando su reserva y aplicación tecnológica”, concluye.

Fuente: unperiodico.unal.edu.co / Sharon D’yana Mejía CampoUnimedios Bogotá

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