UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRINFACULTAD DE INGENIERAESCUELA DE FORMACIN PROFESIONAL DE INGENIERA METALRGICA

MICROORGANISMOS PARA ELIMINAR CONTAMINANTES DE LAS ESCOMBRERAS

PRESENTADO POR: AQUINO ROBLES, Clinder ESPINOZA MALPARTIDA, Lourdes MEJIA MOLINA, Alder OLIVAS HUAMAN, Olinda TORIBIO VICENTE, Erika

PASCO PER2015

DEDICATORIA

Dedicamos este trabajo principalmente a Dios, con cario y aprecio a nuestros queridos padres y hermanos, por su incondicional yfiel apoyo para lograr nuestro objetivo en trascurso de nuestra carrera.

Los alumnos

RESUMENLa minera especialmente la que se desarrolla a cielo abierto puede generar cambios substanciales en las formas del relieve, modificando irreversiblemente la estructura geolgica del espacio afectado por la explotacin minera. Causa la destruccin del suelo o pone en marcha procesos de degradacin del mismo. Las explotaciones a cielo abierto pueden producir alteraciones sobre los recursos hdricos superficiales y subterrneos, tanto en calidad como en cantidad. Igualmente, generan cambios en el flujo interno y externo del agua, y modifican el funcionamiento natural de los procesos de desplazamiento de materiales por erosin, arrastre y sedimentacin, o por movimientos en masa. El ambiente biolgico es completamente destruido, o radicalmente modificado, cuando menos durante el tiempo en el que se realizan labores mineras. Los efectos sobre el medio socioeconmico alcanzan a entornos que pueden sobrepasar con creces el rea directamente influida por las actividades de las minas y canteras. Por ltimo, la minera a cielo abierto modifica el paisaje, entendido como expresin espacial y visual del medio. Por todo ello, para algunos autores, el impacto que ejercen las actividades extractivas sobre el paisaje es sin duda mayor que el de cualquier otra actividad humana, e ncluso, posiblemente, mayor que el impacto combinado de todas ellasINTRODUCCIONLas escombreras o botaderos son lugares donde se depositan materiales de desecho provenientes de las industrias mineras, manufactureras, de la construccin o de actividades diversas. Si bien todas las industrias generan importantes beneficios a la sociedad tambin generan importantes inconvenientes, siendo uno de los ms nocivos la contaminacin del medio ambiente.La ubicacin en lugares apropiados y la tcnica para que estos depsitos sean estables y que no contaminen el medio ambiente deber ser estudiadas para reducir sus efectos perjudiciales. La prevencin de la contaminacin debe destacarse como premisa principal cuando se realicen estudios sobre problemas de residuos o desechos. Otras premisas importantes son las que incluyen la reutilizacin de los residuos y la de optar tcnicas, mtodos y maquinarias que tiendan hacia una produccin mnima de residuos en las plantas nuevas y mediante cambios en los procesos de las plantas mineras o industriales existentes.La dimensin del problema de la disposicin de las escombreras ha sido motivo de estudio por parte de algunas instituciones mundiales dedicadas a la prevencin de la contaminacin que generan los productos de desechos de las industrias mineras y metalrgicas, laterales se disearan de acuerdo con la valoracin de los factores geolgicos y topogrficos caractersticos del lugar. Las actividades de las obras civiles o mineras a cielo abierto o subterrneo producen una gran cantidad de materiales de descarte que es necesario almacenar en lugares adecuados, planeando su ubicacin en zonas econmicas y en condiciones especiales en lo que se refiere a su estabilidad, seguridad e integracin con el contorno y que no presentan problemas de contaminacin. Las rocas estriles procedentes de la cobertura de las operaciones de obras se depositan generalmente como fragmentos gruesos en montones que constituyen las denominadas escombreras.

NDICECartula Dedicatoria Resumen Introduccin CAPITULO IMETODOLOGA DE LA INVESTIGACIN1.1.Planteamiento del problema 01 1.2. Justificacin de la Investigacin 06 1.3. Objetivos 07 a) Objetivos generales 07 b) Objetivos especficos 07 1.4. Hiptesis 08 a) Variables Independientes 08 b) Variables Dependientes 08 c) Variable Intervinientes controladas 08 1.5. Mtodo de investigacin 09 1.6. Mquinas, equipos y Materiales 09

CAPITULO II ASPECTOS GENERALES 2.1. Generalidades 13 2.2. Ubicacin 16 2.3. Topografa y Clima 16 2.4. Accesibilidad. 16 2.5. Caractersticas geolgicas de la mena oxidada de plomo y plata. 17 2.5.1. Paragnesis y zoneamiento general de la mina. 17

CAPITULO I

METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

En la primera etapa se realizara previamente una investigacin acerca de las medidas de la lmina de aluminio y del filamento de cobre para esto adjuntamos diversas ideas, libros e internet ya que no contamos con los materiales y equipos adecuados en nuestro laboratorio.En la segunda etapa logramos realizar los clculos requeridos para llegar a obtener la medida aproximada de nuestro problema.

1.2. JUSTIFICACIN DE LA INVESTIGACINNo logramos a encontrar una frmula adecuada para hallar directamente el problema ya que por ello hemos tenido que recurrir a diversos ingenieros intercambiando dilogos para obteniendo diversas ideas, que a traves de ellos llegamos a solucionar el problema.

1.3. OBJETIVOSDentro de los objetivos trazados para desarrollar el presente trabajo de investigacin tenemos: a) Objetivos Generales: Adaptar nuevos mtodos para la eliminacin de los agentes contaminantes en la planta, relaveras y escombrerasb) Objetivos Especficos: Aprovechar la buena produccin de la planta eliminando todo tipo de contaminantes. Analizar el comportamiento de todo tipo de microorganismo presente en dichas escombreras.

1.4. HIPTESIS:Se lograr la eliminacin de los contaminantes en escombreras o botaderos, lugares donde se depositan materiales de desecho gracias a microorganismos, un grupo de bacterias de diversos ambientes: suelo, agua y mina, que crecen por oxidacin de minerales con azufre, hierro, cobre, cobalto, nquel y otros metales, lo que adems asimilan el CO2 y/o carbonatos como fuente de carbono y que estas ofrezcan buenos resultados.Tambin, se puede mejorar la eficiencia econmica del proceso al hacer un uso adecuado y buen trabajo con estos tipos de microrganismos.A fin de desarrollar el presente trabajo de investigacin se han estudiado las siguientes variables:a) Variables Independientes Cantidad de microorganismosb) Variables Dependientes Porcentaje de contaminacin en las escombrerasc) Variables Intervinientes Controladas Velocidad de trabajo de los microorganismos Tiempo de eliminacin de contaminantes Cantidad de muestras1.5. MTODO DE INVESTIGACINLa investigacin realizada se basa en el diseo de pruebas experimentales a nivel de laboratorio.1.6. MQUINAS, EQUIPOS Y MATERIALES Bolsas para muestra Recipientes para recoleccin de muestras y productos Muestreadotes para recoleccin de muestras. Vasos de precipitacin Lupa

CAPITULO II

ASPECTOS GENERALES2.1. GENERALIDADES: Como procesos de biorremediacin de suelos contaminados se encuentran los tratamientos de landfarming, la utilizacin de biofiltros o biorreactores y empleo de tcnicas de compostaje. En estos procesos la actividad biolgica de los microorganismos es fundamental, adems de las caractersticas fisicoqumicas y biolgicas de los suelos a tratar, la naturaleza y concentracin de los contaminantes, la dinmica de los contaminantes en el suelo, y los procesos de transformacin de los contaminantes. Los factores que afectan a la biorremediacin pueden ser: ambientales (temperatura, pH, nutrientes, oxgeno, la humedad, etc.) que proporcionan las condiciones ptimas para el crecimiento de los microorganismos; fsicos como la disponibilidad del contaminante para los microorganismos y, qumicos en donde se contempla la estructura molecular del contaminante y su capacidad para ser biodegradado. Las estrategias ms viables de biorremediacin son la bioestimulacin que se consigue aumentando la velocidad de crecimiento de los microorganismos para potenciar la degradacin de los contaminantes, y la bioaumentacin o bioincremento que consiste en incrementar la comunidad bacteriana mediante la adicin de cultivos especializados, desarrollados para mejorar la eficacia en la degradacin de contaminantes.

2.2. UBICACINGeogrficamente el lugar de investigacin, se encuentra en la Sierra Central del Per, flanco oeste de la cordillera occidental de los Andes y polticamente en el barrio de Champamarca distrito de Simn Bolvar, provincia de Pasco y departamento de Pasco. 2.3. TOPOGRAFA Y CLIMADicho lugar de investigacin se encuentra a 4380 msnm, las cumbres llegan hasta los 4700 msnm, la glaciacin alpina a formado circos glaciales, la erosin fluvial a cortado valles profundos. En esta zona como en toda nuestra serrana, ubicada a 4380 msnm el clima es frgido, caracterizado por abundante precipitacin fluvial en primavera y verano, en el invierno fuertes heladas nocturnas. 2.4. ESCOMBRERASLa prevencin de la contaminacin debe destacarse como premisa principal cuando se realicen estudios sobre problemas de residuos o desechos. Otras premisas importantes son las que incluyen la reutilizacin de los residuos y la de optar por tcnicas, mtodos y maquinarias que tiendan hacia una produccin mnima de residuos en las plantas nuevas y mediante cambios en los procesos de las plantas mineras o industriales existentes.

La dimensin del problema de la disposicin de escombreras ha sido motivo de estudio por parte de algunas instituciones mundiales dedicadas a la prevencin de la contaminacin que generan los productos de desechos de la industrias mineras y metalrgicas, entre las que podemos mencionar al Internacional Council on Metals and the Environment, United Nations Environment Programme y la International Commission on Large Dams (ICOLD).

CAPITULO III

MARCO TERICO

3.1. FUNDAMENTOS DE FLOTACIN3.1.1. BIOTRATAMIENTO DE EFLUENTES

Consiste en emplear microorganismos y plantas para eliminar los contaminantes y/o transformarlos en otras especies qumicas menos agresivas o inocuas. Cuando el contaminante no se puede biodegradar, como sucede con los metales pesados, una de las estrategias utilizada es la bioacumulacin y posterior retirada del organismo que ha acumulado el contaminante, o la biotransformacin del contaminante en otras sustancias ms estables y menos txicas, como sucede con la formacin de fases slidas en los dispositivos de tratamiento pasivo. Cuando los drenajes que proceden de las instalaciones mineras tienen grandes caudales, con elevada carga metlica, conviene realizar primero la estabilizacin fsica de las estructuras, seguido de los trabajos de sellado y restauracin para minimizar las descargas de efluentes y hacerlas aptas para su tratamiento en dispositivos pasivos o incluso inducir su remediacin mediante procesos de atenuacin natural.

La filosofa general de los tratamientos pasivos se basa en procesos fsicos, qumicos y biolgicos que ayudan a cambiar las condiciones de Eh y pH de las aguas cidas, de forma que se favorezca la formacin de especies insolubles que precipiten como oxihidrxidos metlicos. Por lo general, en estos sistemas, se recurre al uso de material alcalino para neutralizar la acidez, as como al empleo de vegetacin y/o microorganismos. En el caso de las bacterias catalizan las reacciones y aceleran los procesos que forman precipitados de baja solubilidad.

En todos los casos el objetivo principal es la supresin de la acidez, la precipitacin de los metales pesados y la eliminacin de sustancias contaminantes. En la prctica estos mtodos operan en condiciones aerobias o anxicas y se emplean solos o combinados, dependiendo del tipo de drenaje y de los requerimientos de tratamiento.3.1.2. BASE BIOLGICA En los sistemas de base biolgica estn implicados diversos procesos mediados por microorganismos que catalizan las reacciones de oxidacin e hidrlisis, adems de la reduccin bacteriana del sulfato. Para ello, generalmente se recurre al empleo combinado de substratos orgnicos y de materiales alcalinos. En el caso de los humedales adems se incluyen plantas de rpido crecimiento y adaptadas a vivir en medios cidos. El empleo de vegetacin palustre emergente en los humedales, adems de favorecer una integracin natural con el entorno, tiene ventajas aadidas, como: Las plantas ayudan a controlan la conductividad hidrulica del dispositivo, el crecimiento de races forma un substrato poroso e incrementa la circulacin del agua por la rizosfera. La vegetacin elimina algunos nutrientes por asimilacin, intercambio inico y adsorcin. Las races emergentes introducen oxgeno al medio, creando una zona oxigenada en la rizosfera que favorece una serie de procesos de oxidacin y formacin de fases slidas que precipitan y se depositan en el fondo o son arrastrados por el agua. Las plantas viejas y muertas favorecen la formacin de materia orgnica en el dispositivo, lo que intensifica la actividad bacteriana e incrementa la eficacia de tratamiento biolgico.

3.1.3. MECANISMOS DE OXIDACIN BACTERIAL DE SULFUROSLa oxidacin de Fe2+ y compuestos reducidos de azufre; por la bacteria es en extremo complejo y un proceso de mltiples etapas las cuales no han sido profundamente investigadas.Involucra la adhesin bacteriana a minerales, su destruccin, solubilizacin de azfre, transporte de S , Fe2+ o iones de otros metales hacia la clula y su oxidacin.Como ha sido demostrado por la oxidacin de la pirita, por T. ferrooxidans, el potencial electrodo mineral (EP) es considerablemente bajo mientras que el potencial redox del medio (Eh) es alto, produciendo un medio oxidante.En ausencia de bacterias, mientras EP de la pirita y Eh del medio tienen similares valores, la oxidacin no se realiza.Este modelo ha sido tambin propuesto para otros minerales. En una mezcla de diferentes sulfuros formando parejas galvnicas la bacteria preferencialmente oxida a aquellos con un bajo EP, por Obviamente, la direccin de oxidacin microbiolgica de los sulfuros coincide con la oxidacin electroqumica. Por lo tanto puede ser considerado como un proceso electroqumico biolgicamente intensificado o corrosivo. Tambin un ataque bacteriano al sulfuro aumenta la deformacin de la estructura cristalina facilitando el proceso de oxidacin. Caractersticas de las bacterias oxidantes de Fe2+, S y sulfuros.Gnero ThiobacillusPequeos bacilos gran negativos. Mviles por medio de un flagelo polar. No forman esporas, estrictamente aerobios T. ferrooxidans.- Es fcilmente aislado de los drenajes de las minas.Crecen sobre medio lquido con Fe2+ y Sulfuros, como en medio solido de slica gel o poliacrilamida.Caractersticas de Thiobacillus acidoflicos quimiolitoautotrficos obligados Caractersticas de los Thiobacillus acidoflicos quimiolitoautotrficos facultativos Caractersticas de las especies del gnero Sulfobacillus Caractersticas de las especies del gnero Leptospirillum ferrooxidans Caractersticas de los termoacidoflicos que participan en los ciclos del azufre y fierro (Anexo).Otros heterotrficos contaminantes de T. FerrooxidansAsociacin sintrfica de bacterias fierro y azufre oxidantesLa lixiviacin ya sea directa o indirecta son difciles de diferenciar porque esencialmente la mayora de los minerales incluye algn hierro y azufre. Aunque el proceso empiece directamente algn hierro es liberado y se establece una lixiviacin indirecta, cuando se forma azufre las bacterias thiobacillus thioxidans juegan un rol indispensable en la oxidacin del azufre para formar cido sulfrico.El control de la acidez es de la mayor importancia, porque se necesita un medio cido para tener el in frrico y otros metales en solucin.La acidez es por lo tanto controlada por la oxidacin del hierro y el azufre y los sulfuros de los metales.CONCLUSINLos estudios realizados hasta la fecha, muestran que las sucesivas labores de limpieza han mejorado notablemente la situacin de la zona afectada. Esta situacin deber ser mejorada ostensiblemente una vez se haya aplicado anteriormente las labores de neutralizacin e inmovilizacin de los diferentes contaminantes del suelo as como el uso de plantas transgnicas. No obstante y aun utilizando todas estas tcnicas de fitorremediacin puede llegar a quedar una contaminacin remanente que seguir presente en diversas comunidades de organismo especialmente en aquellas que habitaban la zona afectada.