Minería del uranio por Lixiviación In Situ (ISL)Contexto mundial y perspectivas en la Argentina

Resumen

Los cambios tecnológicos más significativos en el ciclo productivo del uranio de los últimos 20 años han consistido en la transición desde la minería a cielo abierto y subterránea a la Lixiviación In Situ (ISL), la que constituye el método predominante de recuperación de uranio a la escala global. En la Argentina, considerando los desarrollos tecnológicos alcanzados en el mundo y el potencial uranífero del país en cuencas sedimenta-

Abstract

The most significant technological changes in the uranium production cycle in the last 20 years have consisted of the transition from open-pit and underground mining to In Situ Leaching (ISL), which is the predominant method of recovery of uranium at the global scale. In Argentina, taking into

“Los cambios tecnológicos más significativos en el ciclo productivo del uranio de los úl-timos 20 años han consistido en la transición desde la minería a cielo abierto y subterránea a la Lixiviación In Situ (ISL)” rias, la ISL constituye una alternativa altamente sustentable para la producción de uranio en un futuro previsible.

Palabras claves: Uranio – Lixiviación In Situ – Tecnologías Extractivas – Ambiente – Argentina.

Introducción

Los orígenes de la minería del consideration the technological developments achieved worldwide and the country’s uranium potential in sedimentary basins, ISL constitutes a highly sustain-able alternative for the uranium extraction in the foreseeable future.

Keywords: Uranium – In Situ Leaching – Extractive Technologies – Environment – Argentina uranio por Lixiviación In Situ (ISL, por sus siglas en inglés), también denominada Recuperación In Situ (ISR, por sus siglas en inglés), se remontan a principios de la década de 1960, cuando esta tecnología fue desarrollada de manera independiente por la ex Unión Soviética (Ucrania, Uzbekistán) y EUA, utilizando enfoques ingenieriles y tecnológicos similares. En décadas posteriores se sumaron a esta iniciativa otros países, tales como Kazajstán, Bulgaria, la entonces Checoeslovaquia, China y Australia (Boytsov et al., 2014). Desde 2000, la utilización de ISL ha crecido de manera sostenida constituyéndose en 2010 la principal técnica extractiva de uranio (NEA/OECD-IAEA, 2012; UNECE, 2019).

En consideración del panorama mundial existente de la producción de uranio en la época y de la favorabilidad minera uranífera en cuencas sedimentarias argentinas, entre 2005 y 2014 la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) formuló, diseñó y llevó a cabo el Proyecto de Cooperación Técnica del Organismo Internacional de Energía Atómica (IAEA, siglas en inglés) denominado “Favorabilidad geológica, factibilidad de producción y estudios de impacto ambiental de depósitos de uranio explotables por la tecnología ISL”.

Este trabajo plantea describir los rasgos más salientes de la situación global de la minería del uranio ISL, los principales componentes de la cooperación técnica IAEA-CNEA y las perspectivas de la aplicación de esta tecnología en la Argentina.

Materiales y Métodos

Principios básicos de la minería del uranio por ISL

La tecnología ISL comprende la extracción de uranio de la roca hospedante por medio de soluciones químicas lixiviantes y su recuperación en la superficie (ver Fig.1). En general, la mineralización uranífera se encuentra en una formación sedimentaria dominada por areniscas altamente permeables, la que se encuentra situada en un acuífero confinado y saturado. La minería ISL se realiza mediante los

“En 2019 la producción mundial de uranio alcanzó las 54.200 tU, donde este metal fue recuperado en un 57% de manera líquida por ISL, un 20% le correspondió a la minería subterránea, un 16% a la minería a cielo abierto y el 7% restante provino del uranio obtenido como subproducto de la extracción polimetálica.” siguientes pasos básicos: inyección de una solución lixiviante adecuada; oxidación, acomplejamiento y movilización del uranio; recuperación de la solución a través de pozos de producción, la que es llevada a la superficie; y finalmente, procesamiento y precipitación del concentrado de óxidos de uranio (modificado de IAEA, 2001).

Debido a las características químicas del uranio, las soluciones lixiviantes pueden ser de carácter ácido (H2SO4), alcalino (Na2CO3, NaHCO3) o simplemente consistir en la utilización de oxígeno y dióxido de carbono. Además del pH, la disolución del mineral está fuertemente gobernada por el potencial de óxido reducción (Eh) que en general toma valores entre 400 y 600 mV, lo que permite que el uranio forme complejos solubles al estado de ion uranilo (UO2+2). Por este motivo también se añaden agentes oxidantes que para el caso de la lixiviación ácida consisten en oxígeno, agua oxigenada, hierro férrico y nitratos, mientras que para la lixiviación alcalina es frecuente el uso de oxígeno y agua oxigenada. La elección de los reactivos a utilizar depende de diversos factores, entre ellos: composición de la roca hospedante y de la mineralización, consumo y costo de los reactivos, recuperación de uranio e intensidad de lixiviación (tiempo de residencia, concentración de uranio en la solución recuperada), consideraciones ambientales (como la calidad de agua del acuífero original) (Geoscience Australia, 2010; IAEA, 2016).

Las principales ventajas ambientales de ISL, en comparación con las minerías a cielo abierto y subterránea, radican en producir una perturbación mínima del suelo y en evitar las pilas superficiales de roca estéril y de relaves de minas que requieren una gestión a largo plazo. Por otro lado, el factor crítico de mayor relevancia está asociado a la preservación, monitoreo y remediación del agua subterránea afectada a la producción. Además de este factor, en la Ta-bla 1 se presenta la evaluación de la importancia relativa de los aspectos operacionales y los parámetros de ciclo de vida para un proyecto minero de uranio ISL (Modificado de NEA/ OECD, 2014).

La cooperación técnica

IAEA-CNEA sobre uranio ISL

El proyecto CNEA-IAEA ARG 03/012-014 constituyó una transferencia de tecnología que tuvo como objetivo adquirir capacidades innovadoras en el campo de la exploración, evaluación de recursos y viabilidad de la extracción de uranio por ISL, teniendo en cuenta la preser-vación del ambiente, las cuestiones regulatorias y la interacción con los diferentes stakeholders.

La transferencia de tecnología se hizo efectiva en dos líneas de acción: desarrollo y fortalecimiento de recursos humanos en el ciclo minero de uranio ISL y adquisición de capacidades operativas para apoyar las actividades de exploración, con énfasis en tecnologías geofísicas de última generación.

Además de la transferencia tecnológica, dentro de los resultados de esta cooperación técnica

12ª Exposición internacional de equipamiento y tecnología del autotransporte de carga y pasajeros se reevaluaron y plantearon distintos proyectos de exploración de depósitos de uranio tipo arenisca, teniendo en mente el potencial aprovechamiento por ISL de ese recurso mineral utilizado para la fabricación de combustible nuclear (López y Slezak, 2014).

Resultados y discusión

perado en un 57% de manera líquida por ISL, un 20% le correspondió a la minería subterránea, un 16% a la minería a cielo abierto y el 7% restante provino del uranio obtenido como subproducto de la extracción polimetálica. En 2020, debido al efecto combinado de la pandemia COVID-19 y de las mermas programadas por cuestiones de mercado, la produc-

“La Argentina posee cuencas sedimentarias favorables para la exploración de depósitos uraníferos tipo arenisca, que en ambientes geológicos similares de otros lugares del mundo albergan a importantes yacimientos productores por ISL en los subtipos frente de oxidación – reducción (Ej.: Uvanas, Kazajstán; Wyoming, EUA), tabular (Ej.: Stráz, República Checa) y paleocanal (Ej.: Beverley, Australia).”Situ (ISL)”

Rol de la ISL en la producción global de uranio

Con un 16% de la producción en 2000, la ISL ha crecido de manera sostenida desde ese año con el principal aporte de Kazajstán. En la actualidad, otros países productores por esta técnica minera son Australia, Uzbekistán, Rusia y EUA, además de China que está migrando toda su producción hacia ISL.

En 2019 la producción mundial de uranio alcanzó las 54.200 tU, donde este metal fue recu- ción global de uranio descendió para situarse en las 47.700 tU, continuando ISL como primer método extractivo con una participación del 55% (NEA/OECDIAEA, 2020; WNA, 2021).

El aumento de la participación global de ISL también ha involucrando notables mejoras tecnológicas y en el cuidado del ambiente: métodos geofísicos microsísmicos para la detección de areniscas de baja profundidad; utilización de bacterias en el proceso productivo; purificación y reutilización de soluciones químico mineras; incremento de las tasas de recuperación de uranio; evaluación de la extracción integral de subproductos; monitoreo 4D de la soluciones lixiviantes; aprovechamiento de mineralizaciones situadas en acuíferos profundos de más de 800 m (IAEA, 2019).

Producción de uranio en la Argentina

Desde 1952 a 1997 la Argentina produjo aproximadamente 2.600 tU con una ley promedio de 0,1% U, en forma de concentrado de uranio (yellowcake). Siete centros de producción y una planta piloto procesaron el mineral de unos 10 depósitos de uranio, distribuidos a lo largo del territorio nacional, donde se utilizó tanto la minería a cielo abierto como la subterránea, con participaciones de 82% y 18%, respectivamente. En relación a los tipos geológicos de depósitos de uranio, 64% perteneció a volcánico, 26% a arenisca y el 10% restante a granito.

La lixiviación ácida en pilas fue la tecnología de procesamiento aplicada para recuperar uranio. En consecuencia, debido a la baja ley del mineral y a la tecnología de procesamiento,

“La CNEA viene ejecutando distintos proyectos de uranio con potencial interés por ISL, los cuales se encuentran en diversos grados de desarrollo.” quedó una gran cantidad de desechos en las antiguas instalaciones mineras y de tratamiento. La última instalación que permaneció operativa fue el Complejo Minero-Fabril San Rafael (Mendoza), donde las principales actividades en el presente se concentran en el monitoreo ambiental y la remediación de legados de la antigua producción.

Desde 1997, no se ha producido uranio en el país y las necesidades para la fabricación del combustible para las centrales nucleares de potencia se han satisfecho con importaciones de materia prima (Canadá, Kazajstán, República Checa, Uzbekistán).

Proyectos con potencial ISL en la Argentina

La Argentina posee cuencas sedimentarias favorables para la exploración de depósitos uraníferos tipo arenisca, que en ambientes geológicos similares de otros lugares del mundo albergan a importantes yacimientos productores por ISL en los subtipos frente de oxidación – reducción (Ej.: Uvanas, Kazajstán; Wyoming, EUA), tabular (Ej.: Stráz, República Checa) y paleocanal (Ej.: Beverley, Australia).

En sintonía con la ya descripta cooperación técnica internacional, la CNEA viene ejecutando distintos proyectos de uranio con potencial interés por ISL, los cuales se encuentran en diversos grados de desarrollo.

A nivel de prospectiva, se están realizando estudios de favorabilidad, caracterización geológica y evaluación de recursos especulativos de uranio en unidades como la Cuenca del Paganzo y en ambientes intermontanos de las Sierras Pampeanas (Bello, 2020).

En la Cuenca Neuquina, la recopilación de información de la industria petrolera, los reconocimientos geológicos de campo, las determinaciones petrofísicas y los estudios petrológicos llevaron a delimitar áreas de interés, donde se realizaron prospecciones geoquímicas y geofísicas y la exploración geológica preliminar mediante perforaciones. En particular, en las proximidades de Catriel (Río recursos pronosticados de uranio pertenecientes a varios niveles mineralizados en uranio con perforaciones malla 500 m x 500 m. La mineralización tipo arenisca está relacionada a formaciones geológicas ubicadas en acuíferos confinados con condiciones hidrogeológicas y composiciones químicas del agua (hasta 8 ppm U) y gases acompañantes (95% CO2, 5% aire), que configuran un modelo de ISL natural (Benítez y Marveggio, 2005).

Finalmente, puede citarse que a nivel de investigación y desarrollo se han abordado estudios preliminares de petrofísica, permeabilidad y mineralógicos para determinar la viabilidad de producción mediante lixiviación en bloque en el sitio Don Otto, persiguiendo el objetivo de recuperar parte de los recursos remanentes de uranio de la antigua mina subterránea que estuvo en operación entre 1963 y 1981, más la posibilidad de eva-

“En la Argentina, atendiendo tanto a los desarrollos tecnológicos alcanzados a nivel mundial como al potencial uranífero del país en depósitos tipo arenisca de cuencas sedimentarias, principalmente del Cretácico y del Terciario, se entiende que la ISL constituye una alternativa altamente sustentable para la producción de uranio en un futuro previsible.”

Negro), fueron definidos recursos pronosticados de uranio y está contemplada la consecución de los trabajos exploratorios y la realización de estudios hidrogeológicos (Salvarredi y Rojas, 2006-2008; Valle, 2021).

En una etapa de exploración más avanzada, en el sitio Arroyo Perdido, distrito Cerro Solo (Chubut), se han determinado luar parámetros para contar con una alternativa ISL que pueda ser aplicable en otras localidades del distrito Tonco-Amblayo (Salta) (Gorustovich et al, 2009).

Conclusiones

Puede subrayarse que los cambios tecnológicos más significativos en el sector del ciclo produc- tivo del uranio de los últimos 20 años han consistido en la transición desde la extractiva de roca sólida (minería a cielo abierto y subterránea), a la recuperación de líquidos por ISL, en medios químicos tanto ácidos como alcalinos, y más recientemente con técnicas menos invasivas usando dióxido de carbono y oxígeno, e inclusive bacterias. El resultado es que la minería “líquida” ISL ha desplazado a la minería sólida, y es desde hace más de una década el método predominan- te de recuperación de uranio a la escala global.

En la Argentina, atendiendo tanto a los desarrollos tecnológicos alcanzados a nivel mundial como al potencial uranífero del país en depósitos tipo arenisca de cuencas sedimentarias, principalmente del Cretácico y del Terciario, se entiende que la ISL constituye una alternativa altamente sustentable para la producción de uranio en un futuro previsible.

Referencias

Agradecimientos

El proyecto ARG 03/012-014 fue financiado por el IAEA y la CNEA, instituciones a las que, junto a la Red de Académicos por el Desarrollo de la Minería Sustentable, se agradece pro-fundamente la posibilidad de divulgar este trabajo. Asimismo, el autor expresa su gratitud a María Eugenia Franzoni Lauthier por la revisión crítica del manuscrito.

Bello, C. (2020-2021). Avances Meta Institucional 2962. Informe CNEA. Inédito.

Benítez, A. y Marveggio, N. (2005). Presencia de CO2 en el Distrito Uranífero Pichiñán Este, Chubut: un proceso de lixiviación natural. XVI Congreso Geológico Argentino, Actas, II:749-754. La Plata.

Boytsov, A., Stander, S. y Martynenko, V. (2014). Worldwide ISL Uranium Mining Outlook. Interna-tional Symposium on Uranium Raw Material for the Nuclear Fuel Cycle: Exploration, Mining, Production, Supply and Demand, Economics and Environmental Issues. IAEA Presentations. Disponible en: https://inis.iaea.org/search/ search.aspx?orig_q=RN:48045111 pdf

Geoscience Australia (2010). Australia’s In Situ Recovery Uranium Mining Best Practice Guide: Groundwaters, Residues and Radiation Protection. ISBN 978-921672-96-5. GC # 70503. Canberra.

Gorustovich, S., López, L. y Guidi, F. (2009). Yacimiento de uranio Don Otto (Salta, Argentina): estudio de viabilidad de aplicación del método de lixiviación in situ en bloques. IX Congreso Ar-gentino de Geología Económica. Actas. CD-1. Catamarca.

International Atomic Energy Agency (2001). Manual of Acid In Situ Leach Uranium Mining Tech-nology. IAEATECDOC-1239. Vienna.

International Atomic Energy Agency (2016). In Situ Leach Uranium Mining: An Overview of Opera-tions. IAEA Nuclear Energy Series No. NF-T-1.4. Vienna.

International Atomic Energy Agency (2019). Uranium Raw Material for the Nuclear Fuel Cycle: Ex-ploration, Mining, Production, Supply and Demand, Economics and Environmental Issues (URAM-2014). Summary of an international symposium held in Vienna, 23–27 June 2014. IAEA Proceedings Series. Vienna.

López, L. y Slezak, J. (2014). Technological transfer on in situ leaching (ISL) mining: A more sus-tainable alternative for uranium production in Argentina. Best Practices in the International Atom-ic Energy Agency’s technical cooperation programme. Disponible en: https://www.iaea.org/sites/default/files/documents/tc/BP002.

Nuclear Energy Agency/Organisation for Economic Co-operation and Development (2014). Managing Environmental and Health Impacts of Uranium Mining. NEA No. 7062. Paris.

Nuclear Energy Agency/Organisation for Economic Co-operation and Development-International Atomic Energy Agency (2012). Uranium 2011: Resources, Production and Demand. OECD, NEA Report No. 7059. Paris.

Nuclear Energy Agency/Organisation for Economic Co-operation and Development-International Atomic Energy Agency (2020). Uranium 2020: Resources, Production and Demand. OECD, NEA Report No. 7551. Paris.

Salvarredi, J. y Rojas, G. (2006–2008). Estudios en C. Neuquina. Informe interno CNEA. Inédito.

United Nations Economic Commission for Europe (2019). Redesigning the Uranium Resource Path-way United Nation Framework Classification (UNFC) for Planning and Implementing Uranium Projects. Series: ECE Energy Series 57. ISBN: 9789211172119. Geneva.

Valle, N. (2021). Proyecto de exploración Catriel. Cuenca Neuquina. Informe interno CNEA. Inédito.

World Nuclear Association (2021). Web: https://world-nuclear.org/Information-Library.aspx

Wyoming State Geological Survey (2021). Web: https://www.wsgs.wyo.gov/energy/uranium-mining.aspx