Cobre en Arizona: Economía, innovación y futuro minero

El cobre es un pilar fundamental de la economía de Arizona y de la vida de sus habitantes.

Desde la escuela primaria, los habitantes de Arizona aprenden que el cobre fue uno de los “5 C’s” originales, las piedras angulares de la industria temprana del estado. Históricamente, el cobre de Arizona ha apoyado la electrificación de la nación y ha suministrado esfuerzos de defensa nacional durante las guerras mundiales.

Hoy en día, este metal rojizo es tan importante como siempre. En 2024, la Arizona Mining Association registró que la industria del cobre añadió más de 21 mil millones de dólares de impacto total y alrededor de 60.000 empleos en Arizona, el segundo sector de empleo más grande después de los semiconductores, que utilizan cobre.

Incluso si su trabajo no está relacionado con el cobre, casi todos los aspectos de la vida diaria dependen de él. El hogar promedio contiene más de 180 kilogramos de cobre, desde el cableado eléctrico hasta la fontanería y los electrodomésticos. Los productos electrónicos de consumo, la red eléctrica, la seguridad nacional, los sistemas de transporte y la atención médica también dependen del cobre.

El cobre es tan vital para la vida estadounidense que recientemente fue añadido a la lista de minerales críticos de EE. UU. A medida que aumenta la demanda de suministros nacionales de minerales críticos, también aumenta la necesidad de mejores técnicas mineras y una fuerza laboral preparada para asegurar estos materiales.

En apoyo de este objetivo, la Universidad Estatal de Arizona (ASU) colabora con Freeport-McMoRan, una empresa internacional líder en metales con sede en Phoenix que se centra en la minería y el procesamiento de cobre. Las operaciones mineras y las actividades comerciales de la empresa generaron 4.600 millones de dólares en beneficios económicos para Arizona y emplearon a más de 11.000 personas en el estado en 2024.

“Freeport continúa siendo uno de los líderes de la industria en el desarrollo de técnicas innovadoras para extraer cobre de forma segura, sostenible y eficiente”, afirma Brian Etheridge, director de arquitectura empresarial general y administrativa de Freeport. “A medida que el mundo continúa electrificándose, la forma en que abordamos todo, desde la atracción y retención de talento hasta el procesamiento de minerales, requiere que reimagemos la minería para satisfacer la creciente demanda de cobre.”

“Estamos entusiasmados de asociarnos con ASU tanto para crear nuevas tecnologías que mejoren el procesamiento como para equipar a nuestro equipo con las habilidades necesarias para el futuro de la minería, construyendo carreras y oportunidades de crecimiento. La profundidad de ASU en múltiples disciplinas críticas para la industria minera la consolida como un valioso socio en nuestros esfuerzos.”

Nuevas tecnologías para avanzar en la eficiencia minera

El cobre no sale de la tierra listo para ser utilizado como metal. En cambio, se encuentra principalmente fusionado con otros elementos como el hierro y el azufre en las rocas. Cuando estas rocas contienen suficiente cobre, se conocen como mineral. Pero este mineral todavía contiene mucho material no deseado que debe separarse. Además, no todos los minerales que contienen cobre son iguales, por lo que requieren diferentes métodos de procesamiento.

Una vez que se extrae el mineral de cobre de la tierra, las empresas mineras como Freeport necesitan saber qué contiene para prepararlo mejor para el procesamiento. Este es uno de los primeros pasos para transformar los minerales brutos en el metal puro que conocemos.

Cuanto antes y con mayor precisión los operadores de la mina puedan analizar la composición mineral de una muestra, más sostenible puede ser el proceso, reduciendo el desperdicio, el consumo de energía y productos químicos, y disminuyendo los costos.

Los investigadores de ASU están ayudando a Freeport a mejorar este proceso en un nuevo proyecto. El equipo de investigación desarrollará un sistema automatizado, una combinación de sensores, robótica e inteligencia artificial, que clasificará los materiales de forma más rápida y precisa que los métodos actuales.

Uno de los desafíos que los investigadores deben superar es encontrar sensores que puedan manejar la tarea. El trabajo debe realizarse en condiciones difíciles y de rápido movimiento, y los sensores existentes no están diseñados para analizar rocas polvorientas e irregulares que salen de una mina a varias toneladas por minuto.

Yuri Korobeinikov, experto en metales y profesor asistente en la School for Engineering of Matter, Transport and Energy, parte de la Ira A. Fulton Schools of Engineering en ASU, liderará los esfuerzos del equipo para encontrar un sistema de sensores adecuado.

“Estamos diseñando un sistema que pueda analizar la composición química de la roca en condiciones reales, no solo en el laboratorio”, dice Korobeinikov. “Probaremos diferentes sistemas de detección en roca real, desde múltiples ángulos y velocidades en un entorno polvoriento simulado, y compararemos esas lecturas con muestras de laboratorio y sensores probados con precisión para garantizar que nuestro sistema sea preciso.”

Luego, el equipo agregará robótica inteligente e IA para mejorar la precisión y la calidad. Los manipuladores robóticos pueden posicionar las muestras para que los sensores hagan su trabajo, mientras que el aprendizaje automático aumenta la utilidad de los datos del sensor.

“Los robots inteligentes combinados con algoritmos inteligentes están abriendo nuevas vías para el uso de robots en las operaciones mineras”, dice Binil Starly, profesor de ingeniería de fabricación y director de la School of Manufacturing Systems and Networks, parte de las Fulton Schools.

Se planea una demostración para mostrar cómo el sistema podría funcionar en cintas transportadoras de minería para clasificar minerales a velocidades en tiempo real y a la escala que necesitan las grandes minas.

La asociación de investigación entre Freeport y ASU subraya el valor de la colaboración entre la industria y la academia, dice Wenlong Zhang, profesor asociado de ingeniería de fabricación y director de investigación de la School of Manufacturing Systems and Networks, quien trabajará con Starly para integrar la robótica y la IA.

“No solo generará soluciones novedosas y prácticas a los problemas de clasificación de materiales para esta industria”, dice Zhang, “sino que también desarrollará bancos de pruebas y canales de talento para que Arizona se mantenga en una posición de liderazgo a medida que la robótica, los sensores y la IA revolucionen las operaciones diarias del sector minero y de minerales críticos.”

Invertir en personas para impulsar el rendimiento

La tecnología es solo una parte de la competitividad en la minería. El éxito de la industria también depende de su fuerza laboral.

Para fortalecer la retención y la capacitación, Freeport recurrió a la W. P. Carey School of Business, basándose en su asociación de investigación de larga data con ASU. Juntos, desarrollaron un plan de 12 meses para refinar la incorporación de nuevos empleados.

“Hay eficiencias significativas y ventajas competitivas que se pueden obtener al analizar sus procesos y prácticas de recursos humanos”, dice Eric Knott, profesor asociado en la W. P. Carey School of Business Department of Management and Entrepreneurship y fundador y CEO de la consultora de recursos humanos FinePoint HR.

“La rotación de empleados es costosa”, dice Knott, quien lidera la iniciativa de contratación e incorporación con Freeport. “Ese dinero podría reinvertirse en las comunidades de Arizona.”

El programa piloto de la iniciativa se centra en los equipos de operaciones y mantenimiento minero en las comunidades mineras de “ciudad empresa” de Bagdad y Morenci en Arizona. Estas minas han estado en funcionamiento durante unos 100 años. A partir de 2024, las dos minas emplean a más de 5.000 personas locales combinadas. Bagdad contribuyó con 196 millones de dólares en beneficios económicos al condado de Yavapai ese año, mientras que el condado de Greenlee recibió 339 millones de dólares de las operaciones de Morenci.

El primer paso de la iniciativa fue fortalecer la orientación a los nuevos empleados. El comienzo de un nuevo trabajo es fundamental para que los nuevos contratados se sientan conectados y comprometidos, especialmente cuando están sopesando otras ofertas.

“Freeport tiene una cultura absolutamente increíble y un entorno de trabajo de clase mundial. Definitivamente queremos asegurarnos de que el nuevo contratado continúe sintiéndose reclutado a medida que avanza en la orientación y la incorporación, recordando continuamente al nuevo contratado por qué eligió Freeport y la increíble oportunidad que tiene por delante”, dice Knott.

Las recomendaciones de ASU se han centrado en actualizar los aspectos menos atractivos de la orientación. Por ejemplo, el equipo de ASU propuso intercambiar las conferencias de diapositivas por métodos más interactivos.

Su orientación también tiene como objetivo evitar que los nuevos contratados se sientan abrumados. Los primeros días de un empleado, también llamado período de anidación, generalmente implican recibir montañas de nueva información a la vez. Introducir el contenido de la incorporación por etapas controladas a lo largo del tiempo podría ayudar.

A continuación, el equipo se centra en aumentar el compromiso durante el primer año de empleo. También están creando un programa de tutoría para fomentar aún más equipos de alto rendimiento.

“Los nuevos contratados quieren un compañero, un mentor”, dice Knott. “Quieren a alguien que les dé retroalimentación y perspectiva fuera de su líder designado. Los mentores pares son una excelente manera de mantener a los nuevos empleados comprometidos y de desarrollar las habilidades de liderazgo de los mentores. Esto agregará retención y productividad a los nuevos empleados y agregará fortaleza al banco de liderazgo de Freeport: ¡una situación en la que todos ganan!”

Se evaluarán las recomendaciones del proyecto hasta 2026, con una implementación planificada para 2027. Freeport recuperaría su inversión reteniendo a aproximadamente 10 empleados adicionales. Más allá de la retención, los equipos más comprometidos pueden reducir los costos de capacitación, mejorar la seguridad en el lugar de trabajo, reducir los problemas de asistencia y aumentar la productividad.

Para los empleados, significa un mejor apoyo y trayectorias profesionales más sólidas en empleos estables y bien remunerados que sustentan a las comunidades mineras rurales.

Información de la industria prepara mejor a la fuerza laboral de minerales críticos

La asociación con Freeport ayuda a ASU a alinear aún más su investigación y plan de estudios, particularmente en las Ira A. Fulton Schools of Engineering y la School of Earth and Space Exploration, con las tecnologías y habilidades necesarias a medida que evoluciona la industria minera.

“La asociación con Freeport ayuda a los investigadores de ASU a comprender las prácticas actuales de la industria, identificar desafíos y áreas de mejora, y definir procesos y minerales específicos que son de gran importancia para la industria”, dice Zhang. “También estamos hablando con Freeport sobre la posibilidad de desarrollar un banco de pruebas en el campus de ASU, lo que permite a muchos estudiantes de ASU aplicar sus conocimientos en esta área crítica de investigación y prepararlos para una carrera exitosa en la industria minera.”

Muchos roles diferentes contribuyen a la minería y la exploración de minerales, desde geólogos hasta analistas de laboratorio y científicos de datos. Los estudiantes de ASU ya están desarrollando habilidades demandadas para estos roles. La relación de colaboración con Freeport brinda a la facultad de ASU una visión de primera mano de las operaciones de Freeport, lo que ayuda a expandir las oportunidades de aprendizaje relevantes para los estudiantes.

Como ejemplo, los miembros de la facultad de geología de la School of Earth and Space Exploration visitaron recientemente la Instalación de registro de núcleos de Freeport en Tucson para ver la ciencia de la industria en acción. Allí, la empresa utiliza experiencia geológica y tecnología avanzada para analizar los núcleos de perforación, que son muestras cilíndricas de roca profundamente enterrada obtenidas mediante la perforación de la corteza en sitios de Arizona y Nuevo México.

Estas muestras son la base para comprender la distribución de los minerales debajo de la superficie y planificar futuros trabajos de minería.

Desde la visita, los profesores están discutiendo formas de integrar mejor su enseñanza e investigación con el trabajo de Freeport. Ven la asociación que conduce a actividades prácticas con muestras reales de núcleos de perforación, proyectos de aprendizaje aplicado y estudios de caso basados en datos reales, oportunidades para que los estudiantes visiten minas y hablen con profesionales de la industria, y más.

Todas estas oportunidades prepararán mejor a los estudiantes de ASU para carreras en la industria de los minerales, que es un pilar de la economía de Arizona.

“La School of Earth and Space Exploration tiene un programa académico vibrante y de renombre nacional en ciencias geológicas que prepara a nuestros graduados a través de una combinación de estudios de campo, laboratorio y aula en temas directamente relevantes para la industria de los minerales críticos”, dice Steven Semken, Profesor Presidente de geología y educación en la School of Earth and Space Exploration y uno de los miembros de la facultad que visitó la Instalación de registro de núcleos.

“Esta asociación entre ASU y una empresa minera global con sede en Arizona beneficiará a ambas partes”, dice. “Trabajar directamente con Freeport nos ayuda a repensar lo que enseñamos y cómo lo enseñamos. Las oportunidades continuas de interactuar con Freeport garantizan que nuestros graduados sean competitivos y estén listos para contribuir a las operaciones modernas de cobre y otros minerales críticos en Arizona y más allá.”

Trabajar juntos en los desafíos de los minerales críticos

La necesidad a corto plazo de recursos adicionales de minerales críticos presenta muchos desafíos complejos, que incluyen la búsqueda de minerales, su extracción sostenible y la construcción de una fuerza laboral nacional. Ninguna empresa o institución puede abordar esto por sí sola. El camino hacia el progreso se basa en la coordinación de las necesidades de la industria, la investigación y las prioridades públicas.

ASU reúne a empresas y comunidades con los recursos necesarios para crear soluciones prácticas a problemas compartidos. Su asociación con Freeport-McMoRan refleja un enfoque a largo plazo basado en la confianza, construido sobre la transparencia y la colaboración en lugar de soluciones únicas para todos.

“ASU trabaja con socios corporativos de la manera que exigen los problemas complejos: escuchando primero, co-diseñando soluciones y entregando resultados a escala”, dice Grace O’Sullivan, la vicepresidenta de las Iniciativas de Asociación de Taiwan Semiconductor Manufacturing Company en la Office of University Affairs de ASU, quien anteriormente se desempeñó como vicepresidenta de Corporate Engagement and Strategic Partnerships en ASU. “Juntos, alineamos la investigación y el desarrollo de la fuerza laboral con las necesidades de la industria de formas que crean valor no solo para los socios, sino para las comunidades que impactan estas innovaciones.”

Las asociaciones de la industria también crean oportunidades de investigación aplicada que impulsan la innovación en un sector competitivo. Preparan una fuerza laboral calificada creando y manteniendo empleos que son críticos para la economía del estado. Y posicionan a Arizona como un centro de fabricación avanzada y minerales críticos que atrae inversiones en toda la cadena de suministro.

Esta investigación fue financiada en parte por Freeport-McMoRan.