Ejercicios: Recursos, yacimientos y reservas

Define recurso natural y clasifica los siguientes en renovables o no renovables: agua subterránea, cobre, viento, suelo agrícola y petróleo. Justifica los casos dudosos.

El esquema representa los recursos totales conocidos de un mineral (rectángulo azul) y la parte que hoy constituye la reserva (rectángulo verde). Explica qué diferencia hay entre recurso y reserva y razona qué cambio económico o tecnológico puede representar la flecha marcada con «?», que amplía la reserva sin descubrir nuevos depósitos.

¿Qué condiciones debe reunir una concentración de minerales para ser considerada yacimiento? Explica el papel de la ley de la mena y del precio de mercado.

¿Qué es la ley de una mena y en qué unidades se expresa para un metal común y para un metal precioso? Pon un ejemplo numérico de cada caso.

Compara la minería a cielo abierto y la minería subterránea: ¿qué factor geométrico del yacimiento (profundidad y forma) decide la elección de cada método?

¿Qué es un recurso mineral crítico o estratégico? Cita dos ejemplos y explica qué los hace críticos (importancia tecnológica y riesgo de suministro).

¿Qué es la relación estéril-mena (ratio de desmonte) en una mina a cielo abierto y cómo influye en su rentabilidad?

¿Qué son la mena y la ganga de un yacimiento? ¿Qué ocurre con la ganga durante el tratamiento del mineral?

Una mena de cobre con una ley del $0.8\ \%$ resulta explotable en una mina a cielo abierto, pero no lo sería una con ley del $0.1\ \%$. Explica qué es la ley de corte y de qué factores depende su valor.

Elige tres materiales geológicos presentes en tu vida cotidiana (celular, vivienda, alimentación) y rastrea el origen de cada uno hasta el mineral, la roca o el yacimiento del que procede.

La arena silícea para fabricar vidrio es un recurso abundante, mientras que el tantalio es escaso y estratégico. Compara cómo la abundancia geológica y la concentración tecnológica condicionan el precio y la geopolítica de ambos recursos.

Una mina explota $2\ \text{Mt}$ de mena con una ley del $0.5\ \%$ de cobre.

1. a) Calcula las toneladas de cobre contenidas en la mena;
2. b) explica por qué el metal realmente obtenido será menor (rendimiento de la metalurgia).

Los yacimientos se clasifican por su génesis en magmáticos, hidrotermales, sedimentarios (placeres) y metamórficos. Describe brevemente cada proceso y da un ejemplo de sustancia extraída de cada tipo.

Los yacimientos se concentran en pocos países por razones estrictamente geológicas. Explica esa concentración y analiza dos consecuencias geopolíticas (dependencia del suministro, fluctuación de precios).

Describe las fases de la vida de una mina (prospección, exploración, explotación, cierre y restauración) e indica qué se decide en cada una.

¿En qué consiste la exploración minera? Ordena las técnicas habituales (cartografía geológica, geoquímica de suelos, geofísica, sondeos) de menor a mayor costo e indica qué aporta cada una.

Una explotación minera de blenda (ZnS) trabaja un depósito con una ley media de 4.5 % de Zn. Los costos directos de extracción y tratamiento ascienden a 90 dólares por tonelada de mineral tratado, con una recuperación metalúrgica del 80 %.

1. a) Si el precio de mercado del zinc cae en la bolsa de 3000 dólares/t a 2000 dólares/t de metal, demuestra numéricamente por qué la explotación entra en pérdidas y se ve forzada a paralizar su actividad, justificando cómo se reclasifica el depósito en el diagrama de McKelvey (de reserva a recurso identificado subeconómico).
2. b) Diez años después, manteniéndose el precio del zinc en 2000 dólares/t y sin descubrir nuevo mineral, la mina reabre de forma rentable gracias a la introducción de biolixiviación y trituración selectiva, que reducen los costos a 65 dólares/t de mineral y elevan la recuperación al 85 %. Justifica numéricamente la nueva viabilidad y extrae una conclusión sobre el carácter dinámico y relativo del concepto de reserva frente al de recurso geológico.

Un análisis de ciclo de vida compara la sustitución de 100 000 vehículos diésel por vehículos 100 % eléctricos equipados con baterías de litio-níquel-manganeso-cobalto (NMC). El estudio concluye que, si bien las emisiones de gases de efecto invernadero se reducen un 65 % durante la vida útil del vehículo, la toxicidad ambiental acumulada y el consumo hídrico aumentan un 280 % en las regiones extractivas de origen (salares de litio y cinturón del cobalto).

1. a) Explica la paradoja ambiental de las «tecnologías limpias» apoyándote en el concepto de externalización de impactos ambientales a lo largo de la cadena de suministro de materias primas minerales.
2. b) Diseña una propuesta técnica con dos alternativas viables (por ejemplo, el empleo de químicas de cátodo libres de cobalto como LFP o sodio, o tecnologías de extracción directa de litio con reinyección de salmuera) y justifica cómo mitigarían los impactos hidrológicos y geoquímicos identificados sin comprometer la descarbonización del transporte.

En la década de 1970, el geofísico M. King Hubbert y sus seguidores predijeron, aplicando una curva logística simétrica a las reservas conocidas de petróleo convencional, que la producción mundial alcanzaría un cénit insuperable hacia el año 2000 para luego entrar en declive rápido. Sin embargo, en 2023 la producción global superó los 100 millones de barriles diarios.

1. a) Analiza críticamente qué supuestos geológicos y socioeconómicos del modelo de Hubbert resultaron insuficientes para anticipar el auge del petróleo no convencional (lutitas y arenas bituminosas mediante fracturación hidráulica) y las técnicas de recuperación mejorada (EOR).
2. b) Apoyándote en el concepto de Tasa de Retorno Energético (TRE o EROI), rebate la afirmación de que «el avance tecnológico continuado garantiza que nunca existirá un cénit de extracción que limite la disponibilidad neta de energía fósil para la sociedad».

Una empresa minera explora un macizo granítico en busca de wolframio (scheelita). En una fase preliminar, mediante escasos sondeos distanciados 1 km, estima un volumen global de 30 millones de toneladas de roca con una ley supuesta de 0.15 % de WO₃. La ley de corte económica de la explotación se sitúa actualmente en 0.28 % de WO₃.

1. a) Sitúa este yacimiento en los dos ejes del diagrama de McKelvey (certeza geológica y viabilidad económica), justificando por qué debe clasificarse como recurso y no como reserva.
2. b) Tras una campaña de sondeos de malla cerrada (50 × 50 m) con testigo continuo y análisis geoquímico, se delimita un bloque de 8 millones de toneladas con una ley media de 0.40 % de WO₃, mientras el resto del volumen permanece al 0.12 %. Explica razonadamente cómo se reclasifica cada una de las dos fracciones en dicho diagrama.
3. c) Si el gobierno estatal aprueba una tasa ecológica por ocupación del suelo y exige un aval de restauración ambiental que eleva la ley de corte de la mina a 0.42 % de WO₃, predice y justifica el impacto inmediato de esta regulación sobre la cantidad de reservas comercialmente explotables de la empresa.

Dos países en desarrollo, A y B, descubren a la vez grandes yacimientos de gas natural y coltán. Treinta años después, el país A sufre las consecuencias de la «enfermedad holandesa»: su moneda se sobrevaloró, las importaciones baratas arruinaron a su agricultura e industria locales, la corrupción capturó los ingresos extractivos y la reciente bajada internacional del precio del gas ha sumido al Estado en una severa crisis de deuda. Por el contrario, el país B ha alcanzado una economía diversificada, altos índices de desarrollo humano y gestiona un fondo soberano de estabilización.

1. a) Explica la secuencia causa-efecto que conecta el descubrimiento masivo de recursos geológicos con el declive del resto de sectores económicos en el país A, definiendo con precisión el mecanismo de la enfermedad holandesa.
2. b) Contrasta los factores de gobernanza que marcan la diferencia entre ambos países y razona por qué la dependencia de recursos minerales no renovables con precios volátiles es especialmente desestabilizadora para las finanzas públicas.
3. c) Diseña tres directrices estratégicas de gestión pública y fiscal para que el país A revierta su situación y transforme el capital natural agotable en capital productivo duradero y sostenible.

El neodimio y el cerio presentan una abundancia media en la corteza terrestre (38 ppm y 60 ppm, respectivamente) notablemente superior a la de metales tradicionales como el plomo (13 ppm) o la plata (0.07 ppm). Sin embargo, la Unión Europea los clasifica como materias primas críticas con un riesgo geopolítico extremo de suministro, dependiendo en más de un 90 % de un único país tanto para el concentrado mineral como para el refino químico.

1. a) Justifica, desde el punto de vista del comportamiento geoquímico y de la estructura cristalina de los minerales, por qué estos elementos rara vez forman menas concentradas y requieren procesos de separación y refino hidrometalúrgico extraordinariamente complejos y agresivos con el medio ambiente.
2. b) Minerales como la monacita y la bastnäsita suelen albergar concentraciones significativas de torio y uranio radiactivos. Evalúa los conflictos socioambientales derivados de abrir minas de tierras raras en territorio europeo frente al dilema ético de externalizar la contaminación a países con normativas ambientales laxas.
3. c) Valora la viabilidad a corto y medio plazo de cubrir la demanda de neodimio para aerogeneradores y vehículos eléctricos exclusivamente a través de la «minería urbana» (reciclaje de imanes permanentes), justificando qué limitaciones termodinámicas y temporales existen.

A principios del siglo XX, la minería de cobre explotaba yacimientos con leyes medias superiores al 3 % (30 kg de Cu útil por tonelada de mineral extraído). En la actualidad, los grandes pórfidos cupríferos mundiales extraen mineral con leyes en torno al 0.5 % (5 kg de Cu/t). Al mismo tiempo, la electrificación dispara el consumo: un vehículo eléctrico convencional requiere 80 kg de cobre (frente a 20 kg en uno de combustión) y un parque eólico precisa unas 4 toneladas de Cu por cada megavatio (MW) instalado.

1. a) Para fabricar una flota de 20 000 vehículos eléctricos a partir de un yacimiento con ley del 0.5 %, una recuperación metalúrgica del 80 % y una razón estéril/mineral de 2:1, calcula la masa de mineral que debe procesarse y la masa de estéril que se debe remover. A partir de los resultados, deduce y explica tres graves impactos geoambientales derivados de dicha escala de remoción de materiales.
2. b) Un representante de la industria declara que «el reciclaje de RAEE (residuos de aparatos eléctricos y electrónicos) permitirá prescindir de la minería de cobre primaria en los próximos 15 años». Rebate de forma fundamentada esta afirmación considerando la tasa de crecimiento de la demanda, los desfases temporales por vida útil de los equipos y las limitaciones termodinámicas del reciclaje.

Una empresa minera solicita autorización ambiental para explotar un depósito de litio en pegmatitas mediante una mina a cielo abierto de 160 m de profundidad. La explotación proyectada se sitúa a 1.5 km aguas arriba de un acuífero kárstico que alimenta manantiales que abastecen de agua potable a dos poblaciones y sustentan un sistema de riego tradicional. La memoria del proyecto contempla bombeos intensivos para drenar el agua del nivel freático en la mina, balsas de lixiviación ácida y una escombrera exterior que acumulará estériles con presencia de arsenopirita y pirita.

1. a) Predice los dos riesgos hidrogeológicos y geoquímicos más graves para el acuífero kárstico y las aguas superficiales, explicando en detalle las reacciones químicas que desencadenan el drenaje ácido de mina y la liberación de metaloides tóxicos como el arsénico.
2. b) Diseña tres condiciones técnicas concretas, medibles e indispensables que la Declaración de Impacto Ambiental (DIA) debería imponer para autorizar el proyecto (considera el sellado de escombreras, el control piezométrico y el tratamiento de efluentes).
3. c) Justifica si modificar el método extractivo hacia minería subterránea con técnica de corte y relleno descendente mediante pastas inertizadas de estéril reduciría de forma significativa los impactos sobre el paisaje, el balance hídrico y la generación de lixiviados frente a la mina a cielo abierto.