TEMA DE EXPOSICION:

REMEDIACIÓN DE SUELOS Y AGUASSUBTERRÁNEAS EN ÁREAS MINERAS

ABANDONADAS DE REGIONES SEMIÁRIDAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

FACULTAD DE INGENIERIAS DE MINASESCUELA PROFESIONAL DE ING. DE MINAS

Ing. Mario Cuentas Alvarado

EXPOSITORES:

Edwin Condori Mamani Elías Huisa Vilca

1.- INTRODUCCIÓN

• Por otra parte, no hay que olvidar que a menudo las aguas subterráneas, contaminadas o no, no están en el suelo, sino en el subsuelo, afectando a acuíferos contenidos en rocas completamente diferentes a lo que llamamos suelo, y por tanto, con problemáticas distintas.

• Los suelos y las aguas subterráneas tienen problemáticas específicas, diferentes al de las aguas superficiales, aunque con muchos puntos en común entre ambos: a menudo la contaminación presente en los suelos está precisamente asociada al agua que éstos contienen, o muestran determinadas relaciones con el mismo que hacen que haya que considerar el problema de la descontaminación como un todo.

• Los tipos de elementos contaminantes así como la concentración en el medio depende básicamente de las concentraciones de los mismos y de la naturaleza de cada deposito mineral. siendo frecuentes:

As, Fe, Cu, Zn, Cd, Co, Ni, Pb, Hg, Tl, Se, Te, Sb.

• Así, cuando los residuos generados (escombreras, residuos de concentración y escorias de fundición) no se disponen de forma adecuada sobre el terreno.

INTRODUCCIÓN

• El clima juega un papel importante.

• En regiones semiáridas la evapotranspiración potencial supera a la precipitación a lo largo del año, produciéndose la recarga a los acuíferos en épocas determinadas del año y, por tanto, también la posibilidad de generación de drenajes ácidos queda circunscrita a periodos temporales.

INTRODUCCIÓN

• Además, la meteorización y la lixiviación de elementos contaminantes puede ser mucho menos intensa en ambientes áridos o semiáridos.

• También en zonas semi-áridas puede producirse la dispersión mecánica de partículas de pequeño tamaño a causa de la acción del viento, provocando un progresivo desmantelamiento de los depósitos de residuos y el transporte de los contaminantes a zonas alejadas, donde pueden crearse focos secundarios de contaminación

Un ejemplo característico de contaminación causada por la actividad minera se puede apreciar del área minera de Rodalquilar en el SE de la Península Ibérica. Se trata de un antiguo yacimiento epitermal de Au-Ag-Cu de alta sulfuración

Los drenajes de las explotaciones auríferas de estas características suelen presentar valores de pH que oscilan entre 2.0 y 8.9, concentraciones de Fe entre 0.01 y 50000 mg/L, de Al entre 0.001 y 5000 mg/L, de sulfatos de 0.8 a 100000 mg/L y cantidades significativas de Al, Cu, Zn, Co, Ni, Cd y As.

En cualquier caso, cuando las mineralizaciones explotadas contienen pirita (FeS2), la oxidación de este sulfuro y de otros que puedan estar presentes, pueden generar efluentes ácidos con altas concentraciones de sulfatos y metales.

La existencia de pirita favorece, por tanto, la creación de ambientes muy ácidos y facilita la oxidación de otros sulfuros del tipo “MS” (esfalerita, galena, etc.) que por sí mismos no generan cantidades importantes de ácido.

Sin embargo, cuando en los residuos mineros o en el terreno existen carbonatos (calcita, siderita, ankerita, dolomita) o determinados silicatos (albita, anortita, forsterita, etc.) se producen procesos de neutralización que retardan el movimiento de los metales, dando lugar a una serie de reacciones de adsorción, y precipitación-disolución que pueden además controlar el pH del agua.

También se ha observado cómo la precipitación de compuestos de Fe y otros minerales secundarios en la zona no saturada de terrenos contaminados por residuos de la concentración de menas sulfuradas puede formar masas compactas que concentran los metales pesados (“hardpans”) dando lugar a barreras semipermeables “naturales”, en la dirección por donde percola el lixiviado.

Fases secundarias en Sierra Almagrera (Almería )y antiguas instalaciones mineras restauradas.

• La geoquímica de las mineralizaciones, la de la roca encajante y de la alteración supergénica de los depósitos.

• De los métodos de concentración• Las características de los residuos, • Los procesos metalúrgicos utilizados• La climatología • Los parámetros hidráulicos del terreno (zona no saturada y

zona saturada).

En cualquier caso, la contaminación del suelo y las aguas (superficiales y aguas subterráneas) por la generación de efluentes ácidos, depende, también de:

Por todo ello, se han definido los llamados:

“modelos geoambientales” de los depósitos minerales

como herramienta para el estudio de los problemas de

contaminación asociados a las actividades mineras

geológicos, geofísicos, hidrológicos e ingenieriles relacionados con los efectos

ambientales de determinados yacimientos minerales, geológicamente similares.

Comprenden datos

Dichos modelos ayudan a conocer:

el tipo de contaminantes asociados a un tipo particular de yacimiento

el grado de afección

producido en el

entorno

los mecanismos

de movilidad

de los diversos

contaminantes

todo ello, puede ayudar al establecimiento de las posibles medidas de control y/o eliminación de la contaminación.

En áreas mineras abandonadas la tecnología de remediación va ser distinta alas de las empleadas en minas activas.

Por ello se emplean más medidas de remediación y/o técnicas pasivas que tiendan a favorecer los procesos de atenuación de la contaminación especialmente las de bajo coste económico.

TECNOLOGÍAS DE REMEDIACION

2.- TECNOLOGÍAS DE REMEDIACIÓN

2.1.- TRATAMIENTO DE SUELOS

1) Reducir la concentración de

metales biodisponibles en suelos y/o

residuos.

2) Aislar los contaminantes

para prevenir su interacción con

el medio.

3) Impedir la dispersión de los contaminantes.

Implica los siguientes procesos

Inmovilización “in situ”

Neutralización.- empleo de cal,

carbonato cálcico, dolomita y

subproductos industriales de

carácter alcalino como cenizas de diferentes

combustiones, óxido de magnésio e hidróxidos

“enmiendas orgánicas.- se emplean "biosólidos" como lodos procedentes de aguas residuales. Las

cuales brindan nutrientes a diversas plantas, con el fin de desarrollar cubiertas

vegetales sobre residuos o suelos contaminados.

De las tecnologías disponibles, destacan:

“fitoremediación”

puede considerarse una tecnología

alternativa rentable y sostenible. En esta se

usan plantas que almacenan y eliminan

sustancias tóxicas, como metales,

mediante procesos metabólicos.

Esta técnica biológica que en el detalle se puede subdividir en varios aspectos

*La fitoextracción o fitoacumulación: consiste en la absorción y translocación de los metales desde las raíces hasta las partes aéreas de las plantas. Estas posteriormente se cortan y se incineran o son acumuladas para reciclar los metales.

*La fitoestabilización: se basa en el uso de plantas tolerantes a metales para inmovilizarlos a través de su absorción y acumulación en las raíces o precipitación en la rizosfera, disminuyendo su movilidad y biodisponibilidad para otras plantas o microorganismos en suelos donde la gran cantidad de contaminantes imposibilita la fitoextracción.

*La fitodegradación y rizodegradación: Se refieren a la degradación de contaminantes orgánicos a través de las enzimas de las plantas, sus productos o por la acción de microorganismos rizosféricos.

*Fitovolatilización: Consiste en la extracción del contaminante del suelo por la planta y su emisión a la atmósfera a través de su sistema metabólico. Transforma los contaminantes en formas menos tóxicas.

2.2.- TRATAMIENTO DE AGUAS SUBTERRÁNEAS

2.2.1.- Barreras reactivas permeables

(PRBs).- son construcciones

permanentes, semi-permeables o

reemplazables cuyo objetivo es interceptar a los contaminantes que se

mueven en forma de "pluma “ por la zona

saturada, creando así un sistema pasivo de control

y tratamiento de la contaminación

Las barreras contienen materiales reactivos que colocados en dirección del flujo subterráneo pueden prevenir la migración de los contaminantes aguas abajo del foco de contaminación. Los materiales empleados en las capas y barreras reactivas deben ser compatibles con el medio subterráneo, es decir, no se deben producir reacciones contraproducentes, o bien productos intermedios de carácter nocivo, o que reaccionen con los contaminantes y produzcan efectos perjudiciales.

Entre los materiales reactivos más corrientes que pueden emplearse están el

hierro, la caliza y el carbono.

En algunos sitios, la barrera es parte de un embudo que dirige las aguas subterráneas contaminadas hacia la parte reactiva de la pared.

Sistema de “funnel and gate” en una barrera reactiva permeable (verde en la figura). Las flechas mayores indican el sentido general de flujo del

acuífero en el que se localiza la pluma de aguas contaminadas (en marrón).

El material que se emplea para construir la barrera depende del tipo de contaminante que se encuentre en las aguas subterráneas.

Diferentes materiales eliminan la contaminación empleando distintos métodos:

Atrapando o sorbiendo las sustancias químicas en su superficie. Por ejemplo, el carbono tiene una superficie a la que se sorben las sustancias químicas cuando las aguas subterráneas lo atraviesan.

Precipitando las sustancias químicas disueltas en el agua. Por ejemplo, la caliza hace que los metales disueltos precipiten.

Transformando las sustancias químicas dañinas en inofensivas. Por ejemplo, el hierro puede transformar algunos tipos de solventes en sustancias químicas inofensivas. El As soluble (se reduce considerablemente con la adición de compuestos de hierro.

Estimulando a los microorganismos del suelo a que se alimenten de las sustancias químicas. Por ejemplo, los nutrientes y el oxígeno en las PRB contribuyen a que los microorganismos crezcan y asimilen más sustancias químicas para transformarlo en agua y en gases inofensivos como el dióxido de carbono o anhídrido carbónico.

INSTALACIÓN DE LAS BARRERAS PERMEABLESLos factores que limitan y deciden que tipo de método aplicar de barrera son:

- Profundidad de colocación.- Celda reactiva permeable que se necesita.- Topografía del sitio.- Acceso al sitio y espacio de trabajo.- Condiciones geotécnicas.- Características del suelo.- Requerimientos de disposición de los contaminantes de las

trincheras.- Costos.

2.2.3.- ATENUACIÓN

NATURAL.

1.Acción bacteriana 2.Sorción 3.Dilución 4.Volatilizac

ión

Se basa en el aprovechamiento y potenciación de los

procesos naturales para eliminar o reducir la contaminación en los

suelos y las aguas subterráneas.

Cuando el medio ambiente se halla

contaminado con sustancias químicas, la naturaleza las

elimina por cuatro vías:

1.Acción bacteriana: las bacterias que viven en el suelo y en las aguas subterráneas utilizan algunas sustancias químicas como alimento. Cuando las sustancias químicas están completamente digeridas, las transforman en agua y en gases inofensivos:

2.Sorción: Las sustancias químicas se pegan o sorben al suelo, que las fija al lugar. Con esto no se eliminan las sustancias químicas pero sí se impide que contaminen las aguas subterráneas y que escapen del lugar, al menos mientras las condiciones físico-químicas del suelo permanezcan estables.

Bacterias atrapando sustancias químicas contaminantes (en marrón)

para su alimentación.

Sorción de contaminante(marrón) por el suelo.

3.Dilución: a medida que el contaminante se mueve laconcentración del contaminante será menor debido a ladispersión, la contaminación se puede mezclar con el agua limpia. De ese modo se diluye la contaminación

4.Volatilización: Algunas sustancias químicas, como el petróleo y los solventes, se evaporan, lo que significa que se convierten de líquidos a gases dentro del suelo. Además, si esos gases escapan al aire en la superficie del terreno, la luz del sol puede destruirlos.

Efecto de dilución de contaminante (marrón) por efecto del flujo de aguas subterráneas.

DESORCIÓN

TÉRMICA

90-320ºC, desorción térmica de

baja temperatur

a

se pueden recuperar suelos contaminados con compuestos

orgánicos volátiles no halogenados, combustibles y en

algunos casos compuestos orgánicos semivolátiles.

320-560°C,desorción térmica de

alta temperatur

a

se pueden tratar las sustancias anteriores además de hidrocarburos aromáticos

policíclicos, , pesticidas y metales pesados volátiles

como el Hg y el Pb.

basada en el

calentamiento del suelo

Las temperaturas empleadas están elegidas para volatilizar contaminantes orgánicos

pero no para oxidarlos.Es decir el suelo retiene sus propiedades

físicas y sus componentes orgánicos, lo que hace posible que pueda conservar su

capacidad para soportar futura actividad biológica.