Christoph Heinrich, profesor del Instituto de Geoquímica y Petrología de ETH, quiere subrayar desde el principio una cosa: «Es simplemente erróneo hablar de límites definitivos a la disponibilidad de recursos, al menos en el caso de los metales». Aunque reconoce que materias primas como el cobre, el oro y el zinc son cada vez más difíciles de extraer, afirma que no nos quedaremos sin estos metales en sentido físico en un futuro próximo.
La principal preocupación de Heinrich no es la escasez, sino el impacto ambiental de la extracción de recursos. «Tiene sentido utilizar los metales con moderación y reciclarlos siempre que sea posible. Pero no es porque esos metales se estén agotando; el verdadero problema es que extraer metal de las rocas consume energía y afecta al medio ambiente. Por eso hay que encontrar un lugar donde los metales se hayan acumulado de forma natural». Heinrich sostiene que el factor limitante del suministro de recursos a largo plazo es nuestra capacidad para localizar los yacimientos geológicos de mineral. También destaca los retos que supone encontrar formas socialmente responsables de extraer recursos y desarrollar métodos respetuosos con el medio ambiente para procesar el mineral. Heinrich está convencido de que podemos resolver estos retos, por lo que no le gusta en absoluto el término «maldición de los recursos». «Es innecesariamente negativo», afirma. «Los recursos minerales son una necesidad y representan un activo valioso para muchos países», insiste. «El problema no son los recursos naturales, sino el comportamiento de las personas. Lo cierto es que necesitamos elementos raros y materiales especializados para resolver lo que posiblemente sea hoy el mayor problema medioambiental: lograr una conversión energética sostenible sin provocar cambios catastróficos en el clima de la Tierra».
Metales desde cuatro kilómetros de profundidad
Heinrich tiene razones para sus afirmaciones. Tras años de estudio de la geología de los yacimientos metálicos en su trabajo de investigación, sigue fascinado por la cuestión de por qué estos elementos se acumulan en determinados lugares cuando, en promedio, están distribuidos de forma tan dispersa en la corteza terrestre. Investiga el proceso geológico de enriquecimiento metálico, porque este conocimiento es necesario para entender su distribución desigual y para buscar nuevos yacimientos de mineral. La importancia de este asunto radica en que la mayoría de los yacimientos con metales en cantidades explotables cerca de la superficie terrestre ya han sido descubiertos y se están agotando rápidamente. Pero a unos pocos kilómetros de profundidad todavía hay muchos lugares donde los científicos pueden esperar razonablemente encontrar cantidades abundantes de metales en yacimientos ricos. El problema es que estos son mucho más difíciles de localizar que los yacimientos expuestos en la superficie.
Heinrich prevé una tendencia hacia la extracción de mineral en minas subterráneas, lo que, según sostiene, también tiene sentido desde una perspectiva ecológica. La extracción de mineral a gran escala en minería a cielo abierto ocupa enormes extensiones de terreno y consume grandes cantidades de energía. Esto se debe a que no se puede simplemente excavar un hoyo vertical en el suelo: para llegar a los yacimientos más profundos, primero hay que retirar toneladas de roca sin utilidad que rodea la zona mineralizada. Según la forma de la zona enriquecida en metal, la extracción subterránea resulta, por tanto, más económica y eficiente desde el punto de vista energético. Desde una perspectiva técnica, esto ya es factible; de hecho, las minas más profundas llegan a cuatro kilómetros bajo la superficie terrestre.
Encontrar nuevos yacimientos ocultos a gran profundidad requerirá comprender mejor qué crea estas zonas en primer lugar, y ahí es donde entra en juego la investigación de Heinrich. Su trabajo gira en torno a dos enfoques clave. El primero es la caracterización geológica de los yacimientos existentes, un método que aporta información sobre la geometría de la distribución de los metales, combinada con la datación precisa de acontecimientos geológicos pasados, que proporciona una historia exacta de cuándo estuvieron activos los procesos de formación de mineral a gran escala, como el magmatismo. El segundo eje de la investigación de Heinrich consiste en examinar los procesos físicos y químicos que hacen que los metales se acumulen.
Heinrich se interesa especialmente por los yacimientos que se forman bajo los volcanes, como los de los Andes. Estos volcanes se sitúan cerca de zonas de subducción, donde una placa oceánica se hunde bajo una placa continental. En la corteza situada sobre la zona de subducción se forman cuerpos magmáticos y, a medida que el magma asciende, emite fluidos calientes y altamente salinos: soluciones que también transportan abundante metal y azufre. Estos fluidos llevan los metales desde el magma hasta la roca circundante. Pero esta movilización por sí sola no basta: para que se forme un yacimiento se necesita un segundo proceso químico que precipite los metales en forma de minerales de mena en un volumen de roca confinado.
En los últimos años, Heinrich y su grupo han estudiado pequeñas inclusiones fluidas en los minerales presentes en las rocas que rodean los yacimientos de mineral. Estas inclusiones ayudan a los investigadores a identificar las condiciones en las que se formaron los minerales y las propiedades químicas que contribuyeron a su precipitación. Además de estudiar estos procesos químicos, los expertos también examinan de cerca el transporte físico de fluidos a través de rocas fracturadas. Sus resultados muestran que existen dos fuerzas opuestas que son clave para la acumulación concentrada de metales: el fluido caliente procedente del cuerpo magmático y el agua subterránea fría que se filtra en la roca desde la superficie. La interfaz entre estos dos regímenes de fluidos define la zona donde los metales se depositan de forma concentrada.
Para comprender cuantitativamente estos procesos, el grupo de Heinrich ha desarrollado un modelo numérico que simula la circulación a gran escala del agua superficial, así como la expulsión de fluidos desde el magma. «En este momento sigue siendo un modelo genérico que utilizamos para representar las condiciones de forma generalizada», explica Heinrich. «Pero ahora queremos ajustar el modelo más a las condiciones reales, para poder modelizar situaciones específicas en el futuro».
Sin embargo, incluso el modelo aproximado que han desarrollado hasta ahora confirma que la zona crucial para la formación de mineral se limita a un rango de profundidad de entre dos y cinco kilómetros. Por ello, los expertos tienen buenos motivos para sospechar que hay muchos más yacimientos aún no descubiertos a esas profundidades. «Para nosotros, como geólogos, hay una pregunta clave», afirma Heinrich: «¿Cómo podemos determinar si existe un yacimiento explotable bajo tierra si apenas quedan rastros en la superficie de aquellos procesos de fluidos hace tiempo desaparecidos?».
Un caso de estudio en Europa del Este
Heinrich planea aplicar el trabajo científico de su equipo en el marco de un proyecto europeo «Horizonte 2020», en el que también participan investigadores de Ginebra, Francia, Inglaterra y Alemania. El objetivo del proyecto es lograr una comprensión más clara de cómo se formaron los yacimientos en Europa del Este, desde Rumanía hasta Turquía. «Los modelos informáticos, obviamente, no pueden sustituir a los métodos tradicionales de exploración geológica y geofísica», explica Heinrich, «pero pueden aportar nuevas perspectivas sobre la formación de mineral y ayudarnos a localizar de forma más eficiente los yacimientos situados a gran profundidad». Hay buenas razones por las que los investigadores eligieron Europa del Este para este proyecto: durante la fase más reciente de formación de montañas importante, que es cuando se formaron los Alpes, esta región estaba situada en la orilla norte del océano Tetis. Los movimientos de las placas dieron lugar a una zona de subducción con actividad magmática similar a la de los Andes. Esto sentó las bases para la formación de yacimientos de mineral en los que se acumularon metales importantes como el cobre, el plomo, el zinc, el oro y la plata, junto con muchos otros metales raros.
La ciencia desarrollada por los investigadores de ETH también puede utilizarse para estudiar la formación de yacimientos de mineral en el fondo oceánico. Los yacimientos metálicos descubiertos recientemente frente a la costa de Nueva Zelanda también se atribuyen a su entorno volcánico, pero su posición actual se debe a un proceso bastante distinto. Los cálculos realizados por el equipo de Heinrich sugieren que los fluidos ricos en metales procedentes del magma son demasiado pesados como para ascender hasta el fondo oceánico, por lo que tienden a acumularse por debajo de este.
El agua de mar salada desempeña un papel esencial al arrastrar las soluciones ricas en metales hasta el fondo oceánico una vez que la actividad magmática submarina cesa, formando fumarolas hidrotermales (conocidas como «fumadores negros») especialmente ricas en cobre y oro. «Gracias a nuestro modelo, ahora tenemos una comprensión más detallada de los factores que determinan estos eventos, lo que podría contribuir significativamente a la exploración de recursos aún no explotados en el futuro», resume Heinrich.
Este artículo se publica en colaboración con ETH Zurich. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autor: Felix Würsten trabaja como editor en el equipo de Relaciones Públicas de ETH Zurich.
Imagen: Un hombre afgano transporta suministros para los mineros a las minas de esmeraldas en las montañas. REUTERS/Ahmad Masood.
