Evaluación del potencial de reducción de huella de carbono en tronadura a partir de hidrógeno verde

Abstract

Ante el escenario de crisis ambiental a nivel global, la minería chilena se enfrenta al desafío de transformar su industria para mitigar las distintas formas en que sus actividades impactan el medioambiente, desde el consumo de recursos como el agua y la energía, el uso de suelos, el manejo de residuos y las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Para este último punto, en el año 2021 el Ministerio de Minería presenta la Política Nacional Minera 2050, donde se establecen metas de mediano y largo plazo para lograr la carbono neutralidad del sector, identificando la necesidad de reducir las emisiones tanto directas como indirectas. De acuerdo a estimaciones recientes, las emisiones indirectas de alcance 3 representan el 48% del total para la minería, por lo que se plantea la posibilidad de reducir este alcance produciendo insumos con menor huella de carbono asociado. En este trabajo se estudia el proceso productivo para el Nitrato de Amonio (NH4NO3), el compuesto principal de los explosivos utilizados para la operación de tronadura en minería. Al ser un derivado del hidrógeno (H2), se presenta la posibilidad de reducir la huella de carbono asociada a su cadena de valor utilizando la electrólisis del agua para obtener hidrógeno verde, con el cual producir el amoniaco (NH3) que se requiere como materia prima para obtener nitrato de amonio. Esta opción se compara en términos de emisiones con el método más común utilizado hoy para producir hidrógeno, el reformado de gas con vapor, proceso que genera altas emisiones de CO2 al utilizar una fuente fósil, por lo que se le conoce como hidrógeno gris. Realizando un análisis de casos, se determina una huella de carbono para el nitrato de amonio producido a partir de hidrógeno gris de 1,2 tCO2eq/ton, el que se considera como un valor mínimo de acuerdo un proceso altamente optimizado. Al utilizar energías limpias para producir tanto el hidrógeno como el amoniaco, se logra reducir la huella hasta 0,3 tCO2eq/ton. Considerando una producción de nitrato de amonio 300.000 ton/año, se podrían reducir las emisiones del proceso productivo de este insumo en cerca de 285.000 tCO2eq/año, lo que significaría una reducción del 4% de las emisiones asociadas a insumos, estimadas en 7,6 MtCO2eq/año. Esta fracción podría incluso ser del orden de un 10% si se considera una producción mayor de nitrato de amonio. Realizando una evaluación económica preliminar de la producción de amoniaco verde para suplir parcialmente a la industria nacional de explosivos, se calcula un costo nivelado para este insumo de 554 USD/ton. Dado que actualmente el precio del amoniaco se encuentra sobre los 1.000 USD/ton, se considera que es económicamente viable producir amoniaco verde con hidrógeno obtenido por electrólisis para fabricar nitrato de amonio, lo que indica que esta tecnología representa una posibilidad real de reducir las emisiones de la minería.