Método para dejar de producir lodo rojo en la extracción de aluminio

El aluminio es uno de los elementos más abundantes en la Tierra y uno de los metales más importantes en la industria. Se encuentra en casi todas las rocas, sobre todo las ígneas, que lo contienen en forma de aluminosilicatos.

La principal fuente de aluminio es la bauxita, una roca sedimentaria de origen químico compuesta mayoritariamente por alúmina u óxido de aluminio, y, en menor medida, por óxido de hierro y sílice.

Debido a su ligereza e impermeabilidad, el aluminio se utiliza para fabricar, entre otros objetos, latas de cerveza y refrescos, marcos de ventanas, diversas partes de automóviles, bicicletas, espejos y láminas muy delgadas que se enrollan como papel y que sirven para embalar alimentos.

“El aluminio y el hierro son metales químicamente muy parecidos, por lo que resulta difícil separarlos, pero bajo condiciones alcalinas sí se puede hacer esto. Así pues, el aluminio se extrae en todo el mundo mediante una ruta alcalina, es decir, una ruta que usa hidróxido de sodio (sosa cáustica), un álcali fuerte que permite separar dicho metal del hierro”, dice José Antonio Barrera, académico e investigador del Departamento de Ingeniería Metalúrgica de la Facultad de Química de la UNAM.

Una vez pulverizada, la bauxita se trata con sosa cáustica a alta temperatura y bajo presión, y se obtiene alúmina, a partir de la cual se extrae, por electrólisis, el aluminio. Sin embargo, con esta ruta alcalina queda un residuo de la bauxita conocido como lodo rojo, que está conformado por, entre otros compuestos, óxido de hierro y sosa cáustica.

“Este lodo, cuyo color rojo se lo proporciona el óxido de hierro, afecta a los humanos y al medio ambiente. En no pocas plantas donde el proceso de extracción de aluminio tiene deficiencias, el lodo rojo no es bien procesado y se tira en sitios no preparados para recibirlo. Esto trae como consecuencia que se levante con el viento y, como aún contiene sosa cáustica, irrite las vías respiratorias y los ojos de las personas; o se infiltre en los acuíferos y contamine las aguas subterráneas; o se mezcle con los suelos y, por consiguiente, afecte la flora y la fauna. Incluso el que generan algunas plantas de Australia se tira al mar”, señala Barrera.

Intentos fallidos

Como a otros residuos metalúrgicos, al lodo rojo también se le ha querido sacar provecho. De hecho, ha habido intentos para emplearlo en la elaboración de ladrillos o incorporarlo a algunos cementos.

Pero uno de sus componentes es el sodio, y el sodio haría que tanto los ladrillos como los cementos que contuvieran lodo rojo fueran susceptibles de ser destruidos por la humedad.

“Asimismo, se ha propuesto su utilización para contrarrestar derrames ácidos. Ésta sí es una buena idea, pues si tenemos un suelo muy ácido y le agregamos un residuo alcalino como el lodo rojo, se alcaliniza y se puede usar como una tierra de cultivo”, indica el académico e investigador universitario.

Ruta ácida

El hierro es un metal omnipresente en múltiples procesos químicos, pero su eliminación conduce a la generación de residuos muy nocivos. Para resolver este problema, Barrera inventó un método que lo recupera y lo convierte en óxido de hierro, y que dio sustento a una patente propiedad de la UNAM.

En las décadas de los 60 y 70 del siglo XX, en Estados Unidos y Canadá se pensó recurrir a una ruta ácida para extraer aluminio de la bauxita, pero no prosperó porque no se logró saber cómo se podía separar el aluminio del hierro en un medio ácido. No fue hasta hace unos años cuando el método inventado por Barrera hizo que se considerara de nuevo dicha alternativa.

Basado en este método, el estudiante de Ingeniería Química Metalúrgica Carlos Alberto de la Trinidad Benítez escribió, bajo la dirección de Barrera, la tesis de licenciatura “Obtención de alúmina y hematita a partir de bauxita. Simulación”, en la que exploró esta posibilidad desde el punto de vista teórico.

Fue así como se desarrolló una propuesta de ruta ácida que permitiría obtener alúmina y óxido de hierro de la bauxita, pero sin producir lodo rojo.

“Si se implementara mi ruta ácida en la industria, se podría seguir obteniendo –sin producir lodo rojo, hay que resaltarlo– alúmina y óxido de hierro, el cual serviría para fabricar aceros de alta calidad, y, además, se obtendría galio, germanio y talio, metales que quedan libres dentro del proceso y que tienen un alto valor en la economía porque son de alta tecnología”, finaliza Barrera.

Recuadros:

Oportunidad para México

En la actualidad, México no es un país productor de aluminio. Lo que se hace aquí es importar aluminio puro (en productos enlatados, por ejemplo) y usarlo. Y cuando éste es desechado y convertido en chatarra, se recolecta y se funde para producir otro aluminio con el que se fabrican nuevos productos y aleaciones que se exportan a Estados Unidos y Canadá.

Ahora bien, como México también importa chatarra de varios países, el origen del aluminio es difícil de rastrear, lo que le puede originar problemas políticos con Estados Unidos y Canadá.

En efecto, cuando se firmó el Tratado entre México, Estados Unidos y Canadá (TEMEC), que sustituyó al Tratado de Libre Comercio de América del Norte (TLCAN), nuestro país entró en una situación desventajosa con respecto al aluminio porque Estados Unidos y Canadá le dijeron que no querían que aportara a Norteamérica un aluminio cuyo origen no está definido.

“Pero México realmente tiene yacimientos minerales de los cuales puede extraer aluminio. ¿Por qué nadie notó antes que se podían aprovechar? Porque no se había resuelto el reto del hierro. Ahora, con el uso de mi patente, yo creo que es posible separar el aluminio y el hierro, y no producir lodo rojo, y, en teoría, sería posible que México se volviera un productor neto de aluminio porque tenemos los yacimientos minerales necesarios. No son los mismos que se explotan en el resto del mundo, ni son tan puros como los de otros lugares, pero tienen aluminio. Sería bueno que México se convirtiera en un productor neto de aluminio, porque éste es un metal capaz de impulsar el avance de la metalurgia y de la economía del país”, comenta Barrera.

Tercer lugar del Premio BAL-UNAM

La tesis “Obtención de alúmina y hematita a partir de bauxita. Simulación”, de Carlos Alberto de la Trinidad Benítez, ganó el tercer lugar, en la categoría Licenciatura, del Premio BAL-UNAM 2018-2019, que otorga el Grupo BAL y Fundación UNAM a las mejores tesis relacionadas con las Ciencias de la Tierra.