Maibelin Rosales: nanotecnología para el agua, el hidrógeno verde y la energía solar en minería

La minería es la industria del gigantismo: camiones de cientos de toneladas, rajos de kilómetros, plantas que procesan miles de toneladas al día. Por eso resulta llamativo que algunas de sus soluciones más prometedoras se encuentren en la escala opuesta, la del nanómetro. En el episodio 18 de Minenovate conversamos con Maibelin Rosales, ingeniera de profesión, doctora de la Universidad de Chile e investigadora del Centro Avanzado de Tecnología para la Minería (AMTC) de esa universidad, quien participó desde Montreal, donde realizaba una estadía postdoctoral en la Universidad McGill. La conversación la condujeron Milo Niemeller y Francisco Rubina, quien participó en esa etapa del podcast.

De los problemas ambientales a la minería

Rosales lleva unos 15 años en investigación científica, centrada en el tratamiento de aguas y en la producción de energía, y llegó a la minería de forma circunstancial. Su foco está en dos desafíos que la industria enfrenta a la vez: la escasez hídrica, en zonas que figuran entre las más áridas del planeta, y la demanda energética en el marco de la transición hacia fuentes limpias.

Para ella hay una contradicción que resolver: el cobre y el litio son claves para la transición energética, pero la minería no puede presentarse como pionera de esa transición si no se convierte también en una industria más sostenible.

Qué es la nanotecnología y por qué importa

Rosales explicó que la nanotecnología trabaja con los mismos materiales que conocemos, pero reducidos a escala nanométrica. A ese tamaño, sus propiedades mecánicas, químicas, ópticas y eléctricas se intensifican, lo que les permite superar a muchos materiales convencionales.

Su trabajo se centra en semiconductores capaces de absorber energía solar y desencadenar reacciones que degradan contaminantes o separan moléculas. Un desafío técnico es que estos materiales suelen funcionar en el rango ultravioleta, una fracción pequeña del espectro solar; por eso modifica su diseño para que aprovechen una porción mayor de la luz solar.

Arsénico, efluentes y recuperación de metales

El ejemplo más concreto fue lo que ella llama su "nanomaterial estrella": uno capaz de transformar el arsénico en una especie menos tóxica y capturarla al mismo tiempo, usando luz solar. El arsénico está presente en aguas naturales del norte de Chile por razones geológicas y también en efluentes mineros. Según explicó, el material permite llevar el agua al estándar de agua potable en un solo paso, algo que a escala industrial hoy requiere varios procesos. Su equipo escaló la síntesis hasta una planta piloto instalada en la zona de Socaire, en Atacama.

Rosales también ha llevado efluentes mineros a calidad de agua de riego, una alternativa cuando reincorporarlos a los procesos es difícil. Y describió un enfoque de recuperación: columnas con distintos nanomateriales, cada uno diseñado con afinidad por un elemento, como níquel, cobre, cobalto, molibdeno o tierras raras. Al pasar el efluente, cada material retiene un metal distinto, lo que permite tratar el agua y obtener valor de elementos presentes en bajas concentraciones.

Hidrógeno verde sin electrólisis

Su proyecto Fondecyt, financiado por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo, apunta a producir hidrógeno verde con energía solar. A su juicio, la electrólisis tiene algo paradójico: consume mucha electricidad para producir un combustible destinado a generar electricidad. Su propuesta es que nanomateriales semiconductores, activados solo por la luz del sol, rompan la molécula de agua sin electrodos ni equipos robustos.

Fue transparente con los límites: el proceso es más simple y sostenible, pero hoy su rendimiento es menor que el de la electrólisis. La elección, dijo, depende de las prioridades de cada aplicación.

Más allá del agua: sensores, materiales y paneles solares

La nanotecnología ya aparece en sensores más rápidos y sensibles para detectar gases tóxicos o concentraciones de metales, y en componentes mecánicos con mayor resistencia y dureza. Rosales y dos colegas diseñaron además un recubrimiento nanométrico para paneles solares con propiedades autolimpiantes y que bloquea longitudes de onda que degradan sus componentes. Para una industria que apuesta por energía solar en el norte de Chile, donde la radiación ultravioleta es alta, extender la vida útil de los paneles y reducir su limpieza es relevante.

Rosales ve la nanotecnología como un aporte que mejora procesos existentes, no como una amenaza, aunque advirtió que la obtención de nanomateriales también debe ser lo más limpia posible.

De la ciencia a la escala

El cuello de botella, según Rosales, no es la escalabilidad técnica sino la masificación: pasar del laboratorio y la planta piloto a ofrecer kilos de material a una minera o a una empresa sanitaria.

Si vamos de la mano, industria y ciencia, investigación o innovación nanotecnológica o tecnológica, podría ser un avance muy rápido. Pero solos, desde la ciencia, es difícil.

En paralelo, impulsa un proyecto de divulgación financiado por el AMTC para acercar la nanotecnología a niños y jóvenes, preocupada por el menor interés en carreras de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas.

Por qué importa

La minería enfrenta presiones simultáneas por agua, energía, emisiones y residuos, y muchas de sus tecnologías de proceso tienen décadas. La nanotecnología ofrece herramientas para tratar efluentes, recuperar metales, producir hidrógeno y cuidar la infraestructura solar con menos energía y menos pasos. El mensaje de Maibelin Rosales es que esas soluciones existen en laboratorios y pilotos de la región; lo que falta es que la industria se involucre temprano para llevarlas a escala.