Los relaves son el residuo de los procesos mineros y consisten, por lo general, en una suspensión líquida de finas partículas minerales (figura 1). Son una mezcla de arena y limo con alto contenido de metales irrecuperables, acompañados de reactivos químicos y agua empleados durante la extracción de materias primas. Las sustancias contenidas son consideradas peligrosas y representan un riesgo para el ecosistema y la salud humana [1].
Los relaves en general se descargan en forma de lodos en un área aislada conocida como instalación de almacenamiento de relaves (o TSF por sus siglas en inglés). Por lo general, es un embalse natural confinado por una presa y se construye de manera continua, aumentando su capacidad durante toda la vida útil de la mina. En este, el relave permanecerá “por siempre”, incluso después de cerrar las operaciones mineras.
Fig. 1 Esquema general del proceso de extracción de metales y minerales. Tomado de Global Tailings Review
Se estima que para enero del 2021 existían de 29,000 y 35,000 relaves mineros entre activos, inactivos y abandonados a nivel mundial a partir de estadísticas oficiales nacionales. [2].
Riesgos de fallas en presas de relave
El mayor peligro de los depósitos de relaves es la falla estructural de la presa, es decir, su colapso y liberación de su contenido. Una revisión histórica de eventos indica que desde 1915 se han registrado un total de 257 fallas, con alrededor de 2.650 víctimas mortales y 250 millones de m3 de residuos contaminados liberados al medio ambiente. Casi el 50 % (115 millones de m3) de los volúmenes derramados se registraron después del año 2000, con alrededor de 640 muertes. [3]
Entre los más recientes destaca la rotura de la presa Brumadinho en Minas Gerais, Brasil, el 25 de enero del 2019. En ese incidente murieron 270 personas, fueron derramados 9.6 millones de metros cúbicos de relaves que se esparcieron en el río Paraopeba y sus alrededores. Fue de un tsunami tóxico que recorrió 600 km. [4].
Causas de fallas
Las presas de relaves se construyen comúnmente a partir de geo materiales fácilmente disponibles en la zona, incluidos desechos mineros. Asimismo, el levantamiento de la presa se ejecuta en varias etapas para aumentar la capacidad de almacenamiento cada vez más.
Estas particularidades las hacen proclive a las fallas, siendo las más frecuentes, las filtraciones 21.6%, falla de cimentaciones 17.3%, desbordamiento 20.6%, y sismos 17.0% y otros 23.5%. [5]
Un análisis más reciente elaborado con base en datos del Center for Science in Public Participation (CSP2) nos brinda un mayor nivel de desagregación tal como se muestra en la figura 2. Si consideramos que las fallas por talud se deben principalmente a las filtraciones, estos resultados son consistentes con los anteriores. [3]
Fig. 2 Causas reportadas de fallas en presas de relaves de acuerdo al Center for Science in Public Participation (CSP2)
La actitud de las empresas mineras
En términos generales, la integridad y seguridad de una presa de relaves mineros dependen de un diseño conservador, una operación diligente y, especialmente, de un monitoreo continuo. Sin embargo, las actividades referidas al manejo de relaves y la vigilancia estructural de las instalaciones de desechos mineros, han sido consideradas por las empresas como un gasto.
Por fortuna, esto está cambiando y las compañías —a nivel mundial— están demostrando un mayor compromiso con las comunidades y la sociedad en general en los últimos años. Un acicate para ello es la creciente conciencia ambiental pública, las regulaciones y las presiones de las entidades financieras.
En efecto, la firma White & Case [6] realizó una encuesta en línea el diciembre del 2021 a 63 tomadores de decisiones en el sector de minería y metales. Esta dio por resultado que el 24% de ellos considera que los factores ambientales, sociales y de gobernanza representan un riesgo clave para las empresas en la medida en que les podrían crear una mala reputación o daño financiero.
Sistemas de monitoreo de relaves
Este cambio de actitud se va reflejando en lo referente a la vigilancia de los relaves mineros. La práctica común de monitoreo periódico instrumental e inspección in situ está siendo reemplazada por sistemas de medición continua, automática y a distancia basadas en sensores [7] tal como se muestra en la figura 3.
Fig. 3. Sistemas de medición continua, automática y a distancia basadas en sensores
Un hecho que ha favorecido este nuevo comportamiento es la expansión de la digitalización y la industria 4.0 hacia el sector minero. Las compañías mineras emplean cada vez más sensores destinados a monitorear sus operaciones, así también redes de transmisión para concentrar los datos provenientes de ellos en centros de control [8]. Como consecuencia, la incorporación de los relaves a esta red de sensores es viable por un tema de economía de escala.
Estos sensores permiten medir la presión de agua en los poros de la presa, el nivel freático, su asentamiento, los movimientos sísmicos, así como los desplazamientos y deformaciones estructurales tal como se muestra en la figura 4.
Fig. 4. Esquema de monitoreo de relaves empleando sensores. Adaptado de infografía de World Sensing
El problema de los relaves abandonados
Si bien los cambios descritos se refieren a relaves activos, otra cosa es lo que sucede con los abandonados. Nos referimos a aquellos antiguos que ya no operan habiendo cerrado en forma no regulada y cuyos propietarios o concesionarios ya no existen o se desconocen [9].
A partir de un examen de más de 8.000 registros, el World Mine Tailings Failures (WMTF) estima que del 50% al 60% de los relaves (14.500 – 17.500) están activos y del 25% al 30% de ellos son inactivos o abandonados (7.250 – 8.250) [2]. De estos últimos es difícil establecer cuántos son los abandonados. Sin embargo, hay que considerar que estas cifras provienen solo de fuentes oficiales, la cantidad puede ser mayor tenemos en cuenta los no registrados.
Los relaves abandonados nos obligan a encarar dos retos:
- Determinar la responsabilidad de los sitios abandonados puede ser complejo, especialmente cuando la empresa minera original ya no existe.
- Garantizar que los sitios abandonados cumplan con los estándares ambientales actuales puede ser un desafío, particularmente si se crearon antes de que existieran regulaciones modernas.
La inexistencia de un responsable por ley del manejo del relave abandonado y el riesgo ambiental y humano que se desprende de su precaria situación física, obliga al Estado a intervenir.
Lamentablemente, sus acciones son —por lo general— reactivas, limitándose a labores de recuperación una vez acaecido el desastre o de mitigación cuando es ya inminente. Los relaves se encuentran en lugares alejados fuera de toda cobertura de comunicación, haciendo económicamente inviable una labor proactiva basada en un monitoreo instrumental periódico e inspección in situ.
Empleo de satélites de órbita baja (LEO) y la Internet de las Cosas (IoT) como solución
Por fortuna, esto está cambiando. La explosión de la internet de las cosas (IoT) ha favorecido la aparición de sensores inteligentes integrados con transmisores de datos de largo alcance y reducida demanda de potencia (LPWAN). Por otro lado, la cantidad de nanosatélites de bajo costo que orbitan la tierra se ha incrementado, siendo su altitud tan reducida que logra estar al alcance de comunicación de los sensores. [10]
Ahora es posible colocar un sensor en una zona remota, fuera de la cobertura de cualquier medio de transmisión terrestre, dejándolo operar por años con solo baterías y recibir los datos —transmitidos satelitalmente— en cualquier parte del mundo vía internet (ver figura 5).
Fig. 5 Esquema general de la Internet de las cosas satelital aplicado a monitoreo de relaves
Esta tecnología, generalmente conocida como Internet de las cosas satelital, se emplea en la actualidad en sectores tales como agricultura, energía, transporte y otros. Se estima que, debido a sus bajos costos y fiabilidad, esta forma de monitoreo crecerá en los próximos años.
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[1] Cacciuttolo, C.; Cano, D.; Custodio M. Socio-Environmental Risks Linked with Mine Tailings Chemical Composition: Promoting Responsible and Safe Mine Tailings Management Considering Copper and Gold Mining Experiences from Chile and Peru. Toxics. 2023 May 16,11(5):462. doi: 10.3390/toxics11050462. PMID: 37235276; PMCID: PMC10220784.
[2] WTMF. Estimate of World Tailings Portafolio 2020. In: World Mine Tailings Failures-From 1915 [online]. [Accessed 20 july 2024]
[3] Piciullo, L.; Briseid-Storrøsten, E.; Liu, Z.; Nadim, F. and Lacasse, S. A new look at the statistics of tailings dam failures. Engineering Geology. 2022, 303, 106657. doi: 10.1016/j.enggeo.2022.106657. ISSN 0013-7952
[4] CSP2. Tailings Dam Failures 1915 – 22Apr24.xlsx In:TSF Failures from 1915 [online]. Center for Science in Public Participation. [accessed 20 July 2024]
[5] Lyu, Z.; Chai, J.; Xu, Z.; Qin, Y.; Cao, J. A Comprehensive Review on Reasons for Tailings Dam Failures Based on Case History. Advances in Civil Engineering. 2019, vol 2019(1). doi: 10.1155/2019/4159306
[6] White & Case. Mining & metals survey: Your thoughts for 2022 [online]. White & Case. [Accessed 20 July 2024]
[7] Hui, S. (Rob); Charlebois, L.; Sun, C. Real-time monitoring for structural health, public safety, and risk management of mine tailings dams. Canadian Journal of Earth Sciences. 2018, 55(3), 221–229. doi:10.1139/cjes-2017-0186
[8] Cacciuttolo, C.; Guzmán, V.; Catriñir, P.; Atencio, E. Sensor Technologies for Safety Monitoring in Mine Tailings Storage Facilities: Solutions in the Industry 4.0 Era. Minerals. 2024, 14, 446. doi: 10.3390/min14050446
[9] DHI Forening. Annex 3 Supporting document on closure methodologies for closed and abandoned mining waste facilities. In: Establishment of guidelines for the inspection of mining waste facilities, inventory and rehabilitation of abandoned facilities and review of the BREF document. [online] DG Environment, April 2012. [Accessed 20 July 2024]
[10] Ledesma, O.; Lamo, P.; Fraire, J.A. Trends in LPWAN Technologies for LEO Satellite Constellations in the NewSpace Context. Electronics 2024, 13, 579. doi: 10.3390/electronics13030579
