- La investigación en electroquímica avanza en energías renovables, en la recuperación de metales estratégicos desde residuos electrónicos y en nuevas metodologías asociadas a la minería urbana.
- El desarrollo de modelos termodinámicos busca mejorar la eficiencia en la recuperación de litio desde salmueras, integrando experimentación de laboratorio, modelación avanzada y análisis de procesos productivos.
La electroquímica se ha convertido en un puente entre la energía limpia, la metalurgia y la industria minera. En ese cruce trabaja la profesora asociada Melanie Colet, académica del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Chile, cuyo trabajo combina laboratorio, modelación teórica y colaboración con empresas del sector. “Mi trabajo principalmente es en el área de electroquímica, particularmente en temas relacionados con energía, conversión y almacenamiento de energías renovables y también en el área de metalurgia, más bien centrada en el tema de reciclaje de lo que se llama minería urbana”, explica.
Desde su grupo de investigación, Colet se ha enfocado en la recuperación de metales estratégicos a partir de residuos electrónicos y en el diseño de herramientas que permitan mejorar procesos industriales. “Estamos más enfocados en recuperar metales como el cobre o metales nobles desde residuos electrónicos y también estamos trabajando en este proyecto de la UNTEC con SQM para buscar métodos para optimizar sus procesos de recuperación del litio haciendo algunos modelos computacionales. En mi grupo hacemos laboratorio y también trabajo teórico”, detalla.
Su trayectoria se remonta a sus años de estudiante en un liceo científico humanista, donde siempre se movió en el ámbito de la matemática, la física y la química. Ingresó a la universidad pensando en la computación, pero el Plan Común la llevó a explorar otras posibilidades. “Originalmente entré pensando en estudiar ingeniería en computación, pero después, a través de Plan Común, me llamaron mucho la atención la matemática y buscar la forma de aplicar la matemática a la ingeniería”, recuerda. Pasó por Ingeniería Matemática, aunque pronto sintió que necesitaba una aplicación más directa. “Fui viendo en el camino que matemática era muy teórico y yo quería hacer algo más aplicado con esa área más teórica, pero aplicada a la ingeniería. Así que al final me vine a química, básicamente porque además siempre me gustó mucho la química y todos los desarrollos científicos que hubo en el siglo veinte”, comenta.
La electroquímica apareció como el espacio donde podían dialogar todas esas inquietudes. “Encontré que era el área más desafiante, más integradora de la ingeniería química. Tiene física, matemática, química, una mezcla de muchas cosas que la hacían muy interesante”, señala. Su vínculo con la minería comenzó a partir del trabajo del profesor Geoff Kelsall, su guía en el magíster en metalurgia extractiva, y luego se proyectó hacia el ámbito de la energía durante su doctorado en Imperial College, en Reino Unido. Allí se especializó en celdas de combustible de óxido sólido, sistemas de alta temperatura para producir energía eléctrica con alta eficiencia a partir de hidrógeno y otros combustibles.
Tras terminar el doctorado a fines de 2013, Colet regresó a la Facultad gracias a un programa que buscaba reincorporar académicos jóvenes formados en el extranjero. “Volví como profesor instructor y de ahí fui desarrollando mi carrera acá en el departamento en los últimos doce años que he estado en el área”, comenta. Hoy combina investigación, docencia y dirección de un grupo que trabaja en problemas complejos, tanto desde el punto de vista científico como desde la realidad del país.
Esa realidad plantea desafíos importantes. “En un país como Chile, donde los recursos escasean, es super difícil atraer recursos y levantar un laboratorio de investigación aplicada”, reconoce. A esto se suma, según explica, una estructura productiva donde el desarrollo tecnológico todavía es limitado. “Chile tampoco es un país que desarrolla tecnologías. Mucho del vínculo entre la industria y las universidades es a través de la industria minera, y la industria minera es muy conservadora. Le cuesta mucho no solo desarrollar e implementar cosas nuevas, sino también creer en el desarrollo”, afirma. Esa experiencia, dice, le ha permitido aprender resiliencia y buscar caminos alternativos para sostener su trabajo.
En el plano formativo, la académica valora especialmente la relación con sus estudiantes y exestudiantes. “He tenido la oportunidad de formar a muchos chicos que se han desarrollado harto, alumnos que hoy en día están trabajando en Europa, en Alemania, en Finlandia, en Reino Unido. Es muy gratificante ver que personas que uno pudo formar han llegado a eso”, cuenta. De esa trayectoria han surgido redes que hoy se traducen en colaboraciones activas. “Gracias a eso también he logrado una colaboración muy buena con profesores en Inglaterra, Alemania y Francia, y eso ha sido producto no solo del trabajo personal, sino del trabajo de estudiantes que han sido formados en este grupo”, destaca. Para ella, “la formación académica humana es lo más importante en la academia y lamentablemente lo más invisibilizado a veces”.
La relación con la industria ha sido otro aprendizaje. Colet reconoce que los tiempos y el lenguaje de la empresa y de la universidad no siempre coinciden. “La industria tiene una visión mucho más práctica, todo es para ayer, y a veces costaba mucho establecer una conversación en la que los dos estuviéramos hablando en la misma frecuencia”, relata. Ese escenario ha ido cambiando gracias al avance del proyecto que su grupo desarrolla junto a UNTEC y SQM.
La iniciativa, denominada Estudio termodinámico de salmueras de litio en el Salar de Atacama, busca mejorar la eficiencia y la calidad del litio producido a partir de salmueras. “Lo que busca este proyecto es recuperar litio con mayor eficiencia desde los procesos de evaporación que tienen en SQM, particularmente para separar magnesio y potasio, que son contaminantes que arrastran a lo largo de la línea de producción y después le bajan la calidad del carbonato de litio que ellos comercializan”, explica. El enfoque del grupo es desarrollar un modelo termodinámico que permita entender mejor esa mezcla compleja de sales y proponer formas de precipitar o separar selectivamente el litio.
Con el tiempo, esa visión teórica ha comenzado a ser valorada por la empresa. “Al principio fue duro porque la industria tiene una visión mucho más práctica, esto es mucho más teórico. A veces costaba mucho establecer una conversación en la que los dos estuviéramos en la misma frecuencia”, recuerda. Sin embargo, el modelo ha ido mostrando su potencial. “Yo creo que en este punto estamos en un momento en el que ellos ya están más entusiasmados. Ven como que esto sirve para muchas cosas que ellos están haciendo experimentalmente y creo que están viendo la utilidad”, señala. El trabajo conjunto también ha obligado al equipo académico a “aprender a conversar en otro idioma, más práctico y más pragmático, que es lo que busca la industria, no tan científico como el de los papers”.
El proyecto tiene una duración inicial de un año, plazo en el que el grupo debe desarrollar el modelo base y presentar sugerencias de mejora al proceso en operación. La intención es extenderlo a un segundo año para avanzar hacia una simulación más detallada de la etapa de cristalización y así ajustar variables como temperatura, presión y tiempos de crecimiento de cristales, con miras a obtener un carbonato de litio de mejor calidad.
Por la complejidad de los modelos y los plazos comprometidos, la integración de estudiantes se concentra en niveles avanzados. “Es complejo por el nivel de conocimiento que tiene un estudiante que está terminando la carrera. Son modelos relativamente avanzados y se requiere de cierta experiencia. En este proyecto hay un estudiante de doctorado, que hizo su pregrado conmigo y tiene mucha experiencia en modelos termodinámicos, y un postdoctorante que también ha trabajado conmigo en otros proyectos”, explica. A su juicio, “las memorias de título son muy lentas y los estudiantes todavía están muy al inicio para enfrentar proyectos con plazos tan acotados”.
Aunque el modelo se centra en salmueras, su proyección trasciende el caso puntual del Salar de Atacama. “El proyecto se puede extender a procesos que sean de litio y básicamente que sean procesos que producen el litio a partir de salmueras”, indica Colet. Esto incluye operaciones en otros salares de la región, como los que se proyectan en Argentina, y también iniciativas europeas que buscan recuperar litio desde salmueras geotermales. No es aplicable, en cambio, a la minería de litio basada en minerales sólidos, que requiere procesos completamente distintos.
El desafío de fondo es pasar de un manejo empírico de las operaciones a una toma de decisiones informada por la ciencia. “Ahora, por ejemplo, se les arrancan de repente los contenidos de potasio o de magnesio y no están encontrando la manera de separarlos de manera práctica. Básicamente ellos mueven perillas hasta que algo pasa. Pero si uno tiene una visión más clara en términos teóricos, puede saber hacia dónde mover esas perillas para que la cosa funcione”, concluye.