INTRODUCCIÓN
El carbón es generador de divisas y empleo en nuestro país. Un ejemplo de esto es que en el ano 2013 se recaudaron, por concepto de regalías de carbón, $1,35 billones de pesos (Agencia Nacional Minera, 2014). Concentra el 47 % de la actividad minera nacional, y en los anos 2011 y 2012 aportó el 1,8 % del PIB nacional (Contraloría General de la República, 2013). Aunque el carbón es un recurso no renovable, Colombia, por razones macroeconómicas, no puede dejar de extraer este mineral para tratar de garantizar su uso futuro. Además, en el ámbito mundial, el carbón seguirá siendo una fuente importante de energía a precios asequibles en el futuro inmediato (United Nations Environment Programme, 2011). Por ello es necesario evaluar técnicas de extracción de bajo impacto que permitan desarrollar una minería responsable (Franks, Brereton y Moran, 2010; Goodland, 2012b; He-ping, Jin-hua, Bao-hong, Jian-zhong, Peng-fei, Hong-wei, Gang, 2012).
Parte de la economía de la cuenca del Sinifaná en el suroeste antioqueno se basa en la extracción del carbón; de manera específica, carbón térmico tipo B que se suministra en tamanos a clientes locales y regionales. Los impactos ambientales asociados a la extracción y producción del carbón en bruto3, varían a partir de los métodos de extracción que se usan en la minería subterránea. El propósito de esta investigación fue evidenciar los escenarios de extracción de carbón adecuados en cuanto a aspectos ambientales y económicos para generar propuestas que conduzcan a una extracción más limpia del recurso. Se parte de una Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida (EICV) basado en la norma ISO 14040, con un enfoque de la cuna a la puerta, aplicado para cada una de las técnicas extractivas identificadas en la cuenca, haciendo uso del software SimaPro 8.0.4 Faculty, método Eco-indicador 99 H V2.06/ Europe EI 99 H/A, que cuantifica la valoración del dano medioambiental en función de una normalización expresada en puntaje, relacionada con las diversas categorias de "Evaluación del Dano": salud humana, calidad del ecosistema, y recursos (Goedkoop y Spriensma, 2001).
Teniendo presente lo anterior, el objetivo de esta investigación es mostrar los escenarios de extracción de carbón adecuados, en cuanto a aspectos ambientales y económicos, para generar propuestas que propicien a una extracción más limpia del recurso. En consecuencia, en las pequeñas empresas mineras de carbón en la cuenca del Sinifaná se identificaron, cuantificaron y esquematizaron los siguientes procesos unitarios, los cuales son definidos, grosso modo, como:
Barreteo. Es la acción de extraer el carbón del manto que, a su vez, puede ser ejecutada de tres formas: manual, con dinamita o con martillo percutor.
Arrastre. Se refiere a la acción de llevar el carbón desde el frente de trabajo hasta una vía principal dentro de la mina, que esté dotada de rieles y a la cual pueda acceder el coche o carro trasportador. Esta actividad se realiza utilizando uno de tres diferentes elementos: estopa, caneca plástica o caneca plástica con recubrimiento de PVC en la base.
Cocheo y malacateo. En este, se procede a llenar el coche o carro transportador con el carbón que ha sido trasladado desde el frente de trabajo; una vez lleno, se procede a sacar el coche del interior de la mina con la ayuda de un malacate, el cual consiste en un motor eléctrico que recoge un cable metálico que está sujeto al coche.
Selección. Una vez extraído el carbón del interior de la mina, se procede a seleccionarlo según su diámetro
Las anteriores prácticas de extracción recurrentes en las minas artesanales de carbón en la cuenca del Sinifaná se combinan en procesos unitarios (escenarios), para realizar la evaluación del impacto del ciclo de vida (en adelante, EICV):
Escenario 1. Barreteo manual, arrastre con estopa, malacate, zaranda manual
Escenario 2. Barreteo manual, arrastre con caneca, malacate, zaranda mecánica
Escenario 3. Barreteo con dinamita, arrastre con caneca, malacate, zaranda manual
Escenario 4. Barreteo con dinamita, arrastre con caneca y patín, malacate, zaranda mecánica
Escenario 5. Barreteo con martillo percutor, arrastre con caneca y patín, malacate, zaranda mecánica
MATERIALES Y MÉTODOS
Ciclos de vida de los procesos unitarios en tres minas de carbón
El análisis de ciclo de vida (ACV) es una metodología que intenta identificar, cuantificar y caracterizar los diferentes impactos ambientales potenciales, asociados a cada una de las etapas del ciclo de vida de un producto, a partir del enfoque de la «cuna a la tumba» (Durucan, Korre, y Munoz-Melendez, 2006; Feijoo, Hospido, y Moreira, 2007; Sáenz y Zúfia, 1996; United Nations Enviroment Programme, 2011). Sin embargo, este trabajo no considera el ciclo de vida completo, tal como reza la cita anterior, ya que los límites del sistema estarán dados por los procesos unitarios que se presenten desde la extracción del material hasta su selección, según el tamaño del material en el exterior de la mina, Run of Mine (ROM), según aparece en la figura 1.
En este orden de ideas, los procesos unitarios a estudiar serán los de barreteo, arrastre, cocheo y malacate, y selección. Visto así, la actual investigación de ACV implementa el enfoque de la cuna a la puerta, cuya unidad de análisis, o unidad funcional (Society of Environmental Toxicology and Chemistry, n. d.), será una tonelada de carbón puesta en la entrada de la mina; también se incluyen en los límites del ciclo de vida analizados, el agua y la electricidad, como recursos usados para la producción de carbón.
Evaluación del impacto del ciclo de Vida (EICV) para valorar el desempeño ambiental
La EICV se desarrolló con el software SimaPro 8.0.4 Faculty, que en su versión de licencia libre cuenta con limitaciones en la disponibilidad de la totalidad de los métodos de EICV, razón por la cual se usó el método Eco-indicador 99 H V2.06/ Europe EI 99 H/A, el cual muestra el impacto ambiental de un material, un producto, un consumo energético o un desecho de material (Goedkoop y Spriensma, 2001; Departamento de Medio Ambiente, Planificación Territorial y Vivienda del Gobierno Vasco - IHOBE, 2010), en una misma unidad de medida, permitiendo compararlas entre sí, siempre y cuando se utilice la misma cantidad de los materiales a comparar. La unidad de medida usada en este método es Eco-indicador point (Pt), en el que el valor de un punto es representativo a una centésima parte de la carga ambiental anual de un habitante promedio europeo (IHOBE, 2010).
El inventario del ciclo de vida fue levantado en campo y se contrastó con datos de consumos energéticos de motores eléctricos trifásicos y monofásicos, y motores alimentados con combustible diésel con sus correspondientes fichas técnicas. Los datos de campo se lograron en minas de carbón, en donde la extracción se realiza en socavón y de forma artesanal. Para el caso de la extracción de carbón con dinamita se tomaron muestras de calidad del aire, antes y después de las detonaciones, teniendo en cuenta los valores límite permisibles (VLP), establecidos por el Decreto 1886 del 21 de septiembre de 2015 que reglamenta la seguridad en las labores mineras subterráneas (Ministerio de Minas y Energía, 2015), para los gases: CH4 (metano), H2S (ácido sulfhídrico); CO (monóxido de carbono); CO2 (dióxido de carbono); O2 (oxígeno); NO + NO2. Asimismo, para incluir en la EICV las herramientas usadas en el proceso de extracción minero -como palas, picos, estopas, canecas plásticas, vagones, rieles, cables, malacates y zarandas- se tuvo en cuenta el material empleado en su fabricación, así como su vida útil, según el tipo de minería realizada y sus respectivos volúmenes medios de producción.
RESULTADOS
El análisis se realiza comparando el impacto ambiental de una tonelada de carbón extraída para cada uno de los escenarios identificados en campo. Los resultados de la EICV se presentan en ecopuntos (Pt) para las tres categorías de impacto final (endpoint indicators) provistos por el Europe EI 99 H/A (tabla 1).
El escenario más impactante es aquel que usa como método de barreteo el martillo percutor (escenario 5); los menos impactantes son los que usan, como método de barreteo, la mineria manual; es decir, solo pico y pala, sin ayuda de ningún elemento mecánico (escenarios 1 y 2); y con impactos intermedios se tienen los escenarios donde el barreteo se desarrolla con dinamita (escenarios 3 y 4). A pesar de que, en términos de ACV, el barreteo con martillo percutor es 195 veces más impactante que el barreteo manual, y 3,6 veces más impactante que el barreteo con dinamita, no basta con tener en cuenta el impacto del tipo de barreteo utilizado para proponer el método más conveniente en una minería responsable4. También es necesario tener en cuenta las cantidades de producción lograda con cada uno de los métodos. Según datos suministrados por los empresarios mineros, la producción mensual promedio de la minería manual es de 245,71 toneladas; de la minería con uso de explosivos es de 317,81 toneladas, y de la minería que hace uso del martillo percutor es de 345 toneladas.
A partir de lo anterior, se entiende que, no obstante el método de barreteo manual sea el menos contaminante, también es el menos productivo; por lo tanto, proponer su implementación en la totalidad de las minas supondria una pérdida de competitividad, ya que disminuye la capacidad de respuesta de los mineros ante posibles pedidos de grandes volúmenes de material. El martillo percutor, por su parte, reportó una mayor producción, pero solo 1,08 veces más que la realizada con dinamita, y no en la proporción de 3,6 veces más, como es el caso de su impacto de ciclo de vida respecto al barreteo con dinamita.
En cuanto a la extracción del material o barreteo con dinamita, podria esperarse que esta fuera la de mayor aporte de cargas contaminantes al realizar la detonación y generar gases nocivos como el ácido sulfhídrico, monóxidos y dióxidos de carbono y nitrógeno. No obstante, si bien estos elementos son generados y emitidos a la atmósfera, esta emisión es realizada una sola vez en el dia en un lapso de tiempo corto, mientras que la emisión de gases invernadero y consumo de combustible en la extracción de carbón con martillo percutor es constante (figura 2).
El barreteo con dinamita se muestra como el más viable en términos de productividad contra impacto. Su impacto de ciclo de vida (ICV) puede mejorar, ya que el explosivo usado por los mineros de la cuenca del Sinifaná es artesanal y causa un mayor ICV, que la dinamita comercial5, de modo que si este último tipo de explosivo pudiera ser usado por los mineros artesanales, el desempeno ambiental en términos de impacto de ciclo de vida mejoraría, al menos, un 16 %.
DISCUSIÓN
Realizando unos pocos cambios en algunos de los procesos unitarios identificados en las actividades de extracción artesanal del carbón en la cuenca del Sinifaná, pueden lograrse reducciones sustanciales de los ICV. Para el logro de estas disminuciones, se propuso que la extracción artesanal del carbón fuera realizada bajo los siguientes escenarios (tabla 2).
Para el caso de los análisis comparativos entre los escenarios encontrados y las propuestas para el logro de una minería más limpia, se usaron como referencia los escenarios 4 y 5, por ser estos los más representativos, ya fuera por recurrencia de su uso en la zona de estudio (escenario 4) o por su impacto (escenario 5). Los escenarios 1 y 2 no fueron tenidos en cuenta, debido a las razones explicadas acerca de la relación de productividad contra impacto del método de barreteo manual (Figura 3).
Se infiere que en el caso del cambio de minería realizada bajo la combinación de procesos unitarios del escenario 5, por los de las propuestas 2 y 3, podrían lograrse disminuciones del ICV de 79 % y 75 %, respectivamente; caso contrario, si se procede con el cambio de la minería bajo la combinación de procesos unitarios del escenario 4, por los de las propuestas 2 y 3, podrían lograrse disminuciones del ICV de 26 % y 14 %.
Los cambios a realizar en los procesos unitarios de los escenarios 4 y 5, para lograr lo planteado en las propuestas 2 y 3, parecen relativamente sencillos. Valga anotar que consisten en hacer uso de la dinamita comercial -es decir, la comercializada por la Industria Militar Colombiana (Indumil)- y de canecas plásticas sin recubrimiento de PVC en la base. No obstante, la dinamita comercial es la menos contaminante y la más recomendable; no solo por razones ambientales, sino también de seguridad es necesario consentir una propuesta de minería más limpia, en la que se involucre el uso de la dinamita artesanal. Lo anterior por cuanto en Colombia la compra de dinamita para usos no militares, como el caso de la minería, es restringida, y sus costos pueden ser cinco veces mayores a los de la dinamita artesanal.
En este orden ideas, se tiene en cuenta el uso de este elemento en el proceso de barreteo planteado en la propuesta 3, con el fin de no ignorar la realidad minera y proponer alternativas alcanzables.
CONCLUSIONES
Si bien el término sostenible no puede ser usado en una actividad encargada de la extracción de un recurso natural no renovable, sí es posible referirse a «prácticas de producción más limpia». El presente estudio muestra las diferentes alternativas para lograr la disminución -hasta un 70 % de los ICV generados en la extracción artesanal del carbón en la cuenca del Sinifaná- que dependen de los procesos unitarios utilizados. Proponer el fin de las prácticas mineras, sobre todo en aquellas zonas reconocidas por llevar a cabo estas prácticas de forma ancestral, como es el caso de los municipios ubicados en la cuenca carbonífera del Sinifaná, no es consecuente ni con la realidad social y económica de estos municipios, ni también con la capacidad productiva y competitiva del país, y el nivel de desarrollo de la sociedad actual.
Se requiere, entonces, que se respeten y amplíen las zonas de exclusión o restricción minera en aquellas áreas en donde se presentan condiciones ambientales vulnerables o estratégicas; se mejore y complemente el sistema de compensaciones ambientales; se realice un seguimiento minucioso a los Planes de Manejo Ambiental (PMA), y, por último, se incorporen e implementen técnicas de producción más limpia.