The perspective of solar and wind energy utilization in the copper electrorefinement

La perspectiva de la utilización de energía solar y eólica en la electrorefinación del cobre

Las fuentes de energía renovables (FER) permiten utilizar la energía de la radiación electromagnética del sol de forma directa o a través de los productos de la fotosíntesis, la energía cinética del viento, el agua, etc. En el caso de la fotosíntesis, cuya energía acumulada se utiliza posteriormente de forma indirecta en plantas de biogás y otros sistemas de FER, hay que ser conscientes de la baja eficiencia del 3-6% de este proceso. Proponemos considerar aplicaciones que tengan en cuenta las limitaciones derivadas de la naturaleza de las FER en tecnologías que acepten estas condiciones. Basamos nuestras consideraciones en el ejemplo de un proceso de electrorrefinado de cobre de alto consumo energético, que consume 300 400 kWh (1,08 1,44 GJ) de electricidad para separar una tonelada (103 kg) de cobre.

Garantizar la continuidad del proceso puede lograrse mediante nuevas soluciones tecnológicas o, en el peor de los casos, ayudándose de energía procedente de fuentes convencionales. No se puede descartar que esto dé lugar a instalaciones de refinado de cobre a pequeña escala repartidas por todo el país, que cumplan los requisitos medioambientales y se acoplen a plantas especializadas en aleaciones de cobre. El planteamiento no debería limitarse a la electrorrefinería de cobre. Otras tecnologías pueden ubicarse junto a fuentes de FER y la nueva solución inspirará la innovación multidisciplinar.

INTRODUCCIÓN

La industria europea de metales no ferrosos tiene una importancia económica mayor de la que indican las estadísticas de empleo, capital y comercio1. El cobre, que encuentra aplicaciones versátiles en la economía, se obtiene a partir de minerales fósiles y mediante reciclaje2. Naturalmente, se presenta en forma de óxidos y sulfuros. Sólo pequeñas cantidades de cobre se encuentran en su forma nativa3.

El procedimiento para la obtención de cobre crudo consta de varios pasos que consumen energía y que involucran procesos metalúrgicos y de flotación4. Aunque el cobre ampollado bruto resultante contiene entre un 98,5 y un 99,5 % de metal puro, todavía requiere una purificación adicional. En el proceso de electrólisis en solución acidificada de sulfato de cobre, que consume mucha energía, debido a la corriente eléctrica de bajo voltaje y alta densidad, el metal del que están hechos los ánodos se "transfiere" a los cátodos. Durante la electrólisis, que dura entre 9 y 15 días, se deposita cobre puro (99,95 99,99%) sobre el cátodo y plata, oro, níquel, metales del grupo del platino y otros compuestos metálicos y metaloides quedan en los lodos5.

Los baños de electrólisis industriales son cajas rectangulares fabricadas a partir de hormigón polímero, que proporciona hermeticidad, solidez, buen aislamiento eléctrico y alta resistencia a productos químicos agresivos6.