El proyecto HYPOPROCK propone la aplicación de la tecnología de sensores proximales, es decir, la aplicación de la tecnología y los métodos de sensores remotos a las imágenes obtenidas a corta distancia, a la mejora de la explotación de canteras de un grupo de recursos minerales que representan el 50,44 % de la empleabilidad en el sector minero español (según el informe «Estadística Minera 2019» de la Secretaría de Estado de Energía). Este grupo de recursos minerales incluye la piedra caliza, el mármol y la dolomía, tanto para usos ornamentales como para otros usos. Todos ellos son carbonatos, lo que significa que tienen en común características espectrales que permiten un abordaje integral. En la industria, las rocas carbonatadas son uno de los materiales esenciales utilizados en muchos sectores, como las rocas ornamentales, la construcción, la industria del cemento, la industria agrícola, entre otros. Las calizas, las dolomías y el mármol se utilizan ampliamente como rocas ornamentales. Las calizas son también el principal componente de la mezcla bruta del clínker de cemento. Además, los productos crudos y deshidratados de rocas carbonatadas que contienen calcita y dolomita de alta pureza se pueden aplicar a las industrias agrícolas como fertilizantes y neutralizadores de ácidos para el suelo. También son materiales aditivos importantes para diversos productos, como productos farmacéuticos, papel, vidrio, plástico, etc. y pinturas (de Zaini, 2018).
En el sector de las rocas ornamentales, estos recursos minerales se explotan hoy de la misma manera que hace siglos, con la única mejora en los equipos de corte, pero siguiendo los mismos métodos antiguos de planificación de los trabajos mineros, basados fundamentalmente en la selección de la pericia del trabajador. La calidad de la roca se determina por criterios subjetivos, lo que implica errores tanto al rechazar materiales valiosos como al aceptar otros que finalmente serán rechazados por el usuario. Todo ello supone no sólo la pérdida de recursos económicos, sino la generación de residuos innecesarios. Con este proyecto, los métodos con sensores proximales se aplicarán al trabajo diario de la mina mejorando la selección de material valioso en la cantera, evitando mover las piezas grandes a la planta de corte innecesariamente, mejorando la eficiencia de la cantera y mejorando la caracterización compositiva del material de rechazo para poder hacer una explotación de canteras más eficiente y sostenible.
La teledetección es la ciencia de adquirir, procesar e interpretar imágenes y datos relacionados, obtenidos de aeronaves, satélites, vehículos aéreos no tripulados y sensores terrestres que registran la interacción entre la materia y la energía electromagnética. La alta resolución espectral en espectrofotómetros aéreos y satelitales, así como las cámaras hiperespectrales para vehículos aéreos no tripulados, terrestres y de laboratorio ha ampliado las capacidades cartográficas de los datos de teledetección, desarrollándose ampliamente con el uso de datos AVIRIS en funcionamiento desde 1988, y más tarde con otros como HyMap. Los avances en la calibración de datos y el desarrollo de algoritmos capaces de extraer información de un gran número de datos espectrales espaciales basados en espectros de campo y laboratorio fomentaron aplicaciones en temas ambientales y geológicos.
La espectrometría de imágenes, también conocida como imágenes hiperespectrales o espectroscopía de imágenes, se ha establecido como una tecnología robusta para mapear de forma remota la distribución de materiales espectralmente activos en la superficie de la Tierra. Existe una amplia variedad de aplicaciones demostradas en geología y en otras materias, como mediciones atmosféricas, mapeo de vegetación, caracterización de nieve y hielo, mapeo de la zona costera y muchos otros. La espectrometría de imágenes, las mediciones simultáneas de espectros e imágenes en hasta cientos de canales o bandas espectrales, es una tecnología comprobada para identificar y mapear minerales en función de sus firmas de reflectancia o emisividad (Goetz et al., 1985). El análisis de los datos del espectrómetro de imágenes permite la extracción de un espectro detallado para cada elemento de imagen (píxel) de la imagen. Por tanto, cada píxel de una imagen hiperespectral contiene el espectro de reflectancia continua del área correspondiente, según su resolución espectral, y el espectro adquirido es la mezcla de la respuesta espectral de todos los componentes sobre la superficie analizada. En el caso de un frente de cantera, el análisis de cada espectro permite conocer la composición mineralógica de los componentes mayoritarios y, en algunos casos, la cuantificación de cada fase mineral, lo que implica que a partir de una imagen hiperespectral se mapea la composición mineralógica de un frente de cantera.
Nuestra experiencia con los resultados ya obtenidos en el proyecto ISGEOMIN (del cual se deriva la presente prueba de concepto) nos permite proponer el grupo de rocas carbonatadas como el ideal para aplicar sensores proximales a la planificación de trabajos mineros. En estas rocas existen dos grupos de impurezas minerales que pueden condicionar sus aplicaciones: los óxidos de hierro y los minerales arcillosos, ambos tienen una influencia negativa tanto para su uso como piedra ornamental como para cemento, cargas minerales, papel, alimentos y muchos otros. Sin embargo, estos tres grupos de minerales: carbonatos, arcillas y óxidos tienen características espectrales diferentes y discriminativas que facilitarán su identificación y mapeo a partir de espectros puntuales o de imágenes.
El enfoque de detección proximal también es rentable y respetuoso con el medio ambiente en comparación con los análisis de laboratorio convencionales de rocas y minerales. Una caracterización mineralógica tan detallada espacialmente de las rocas de la cantera no sólo no es posible con otras técnicas, sino que una aproximación implicaría el muestreo y análisis intensivo mediante técnicas como la difracción de rayos X que requieren tiempo y elevados costes económicos.
Los objetivos del proyecto HYPOPROCK es:
- Impulsar y acelerar la transferencia de conocimiento y resultados generados en el proyecto base de investigación ISGEOMIN, en forma de servicio de aplicación de nuevas tecnologías en el sector de la roca ornamental para incrementar los beneficios económicos y ambientales.
- Implementar nuevos conceptos y tecnologías de explotación rentables utilizando la integración de técnicas espectroscópicas para rocas industriales carbonatadas.
- Elevar las capacidades innovadoras y pioneras del equipo de investigación en el contexto de sus instituciones.
