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La lutita calcárea prueba ser más eficiente que la roca caliza para tratar residuos mineros

Los desechos tóxicos de minas abandonadas contaminan ríos, acuíferos y suelos. Foto: F M Romero

10-04-2012

Por Denisse Joana Flores, DGDC-UNAM


Cuando en cierta región el apogeo de la actividad minera disminuye, el cese de labores de esta industria económica es preocupante para los sectores involucrados en la explotación minera. Para los científicos, el verdadero inconveniente está en la contaminación de ríos, acuíferos y suelos, a causa del abandono de minas y presas que almacenan desechos tóxicos.

En algunos estados de la República, este problema ya ocurre en antiguas zonas mineras donde las actividades de extracción han cesado. En la parte sur del país, el equipo universitario que encabeza Francisco Martín Romero, investigador del Instituto de Geología de la UNAM, en colaboración con la Facultad de Química y el Instituto de Geofísica de la misma casa de estudios, ya busca un proceso eficiente, barato y duradero para remediar la contaminación que producen los efluentes, líquidos originados durante el proceso de extracción de minerales.

Los investigadores estudiaron la región minera de Taxco, Guerrero, donde existen problemas de Drenaje Ácido de Mina (AMD, por sus siglas en inglés); término que denomina a las aguas muy ácidas contaminadas con metales pesados tóxicos como arsénico, cadmio, cobre, hierro, plomo y zinc. 

El proyecto considera el diseño de barreras geoquímicas construidas con rocas que actúan como filtros para neutralizar la acidez de los efluentes e inmovilizar los elementos tóxicos. 

Las aguas ácidas se generan en los depósitos residuales de la industria minera, que contienen un mineral llamado pirita. Este mineral se oxida en presencia de lluvia y aire, y genera ácido sulfúrico, favoreciendo la liberación de metales pesados tóxicos. Como consecuencia, cuando llueve, se forman corrientes de agua ácida que pueden contaminar suelos y cuerpos de agua superficial y subterránea.

En busca de la solución

Para remediar la contaminación por AMD existen dos métodos. El método activo utiliza reactivos químicos alcalinos que tienen un alto costo, y requiere de la instalación de asistencia mecánica. Al añadir los reactivos alcalinos al agua ácida, ésta se neutraliza (pierde su alta acidez), y se favorece la precipitación de algunos metales tóxicos disueltos en el agua, es decir, estos metales solubles se vuelven sólidos. De esta manera, es más fácil remover los tóxicos del líquido.

El método pasivo, en cambio, busca tratar el agua ácida con las rocas de la zona que poseen cualidades alcalinas. El material más usado es la roca caliza, que neutraliza el ácido de las aguas contaminadas. Su mantenimiento es mínimo, de fácil operación y barato. También es amigable con el medio ambiente.

Aunque ambos métodos probaron ser efectivos, algunos investigadores decidieron explorar variantes del tratamiento pasivo. Este es el caso del doctor Francisco Martín Romero y su equipo, quienes analizaron la geología de la zona minera de Taxco para recolectar y evaluar las rocas de la zona, considerando su composición química y mineralógica.

“La roca caliza es el material más utilizado y reportado, pero nosotros encontramos una roca llamada lutita calcárea que, según nuestros datos, puede ser mejor que la caliza en términos de eficiencia y vida útil”, explicó en entrevista el Doctor Romero.

¿Puede competir esta roca con la roca caliza? De acuerdo con los primeros resultados, todo parece indicar que en términos de durabilidad, la lutita calcárea tiene una vida más prolongada que la de la roca caliza, pues se estima que la precipitación del hierro afecta el desempeño de esta última. Varios reportes remarcan que cuando surgen hidróxidos férricos, estos forman una costra alrededor de los fragmentos de la roca caliza. Esto impide que continúe con su función neutralizadora.

El estudio detrás de una alternativa

La lutita calcárea es una mezcla de minerales, entre los que se encuentran la calcita, el cuarzo, la moscovita, la albita y la montmorillonita. En esta roca, la calcita es el agente que combate la acidez del drenaje, mientras que los otros minerales permiten al hierro y otros contaminantes, como el arsénico, precipitarse o convertirse en sólidos fáciles de remover. 

Comprobar la efectividad y la durabilidad de la lutita calcárea requirió de un estudio dividido en dos fases. En la primera etapa se recolectaron muestras de dicha roca para ser caracterizada y sometida a pruebas en lotes y columnas. El proceso consistió en quebrar la lutita para mezclarla con drenaje ácido y así evaluar ciertos indicadores como el pH (el nivel de acidez) y el porcentaje de elementos tóxicos eliminados, para determinar el potencial de la mencionada mezcla mineral como barrera geoquímica. 

Posteriormente, cuando la lutita calcárea y el AMD fueron mezclados, el agua se separó para medir su acidez y su nivel de tóxicos disueltos. 

Los resultados del estudio señalan que el agua tratada con la lutita pasó de un pH de 2.5 (muy ácido), a 7.4 (en condiciones normales es de 7). A su vez, eliminó en un 100% la presencia de arsénico, plomo, hierro y cobre, metales potencialmente tóxicos. 

Pero con el cadmio y el zinc (metales que también pueden ser peligrosos) la historia fue distinta: la lutita calcárea removió el 87% y 89%, respectivamente. “Nos dimos cuenta que el cadmio y el zinc tienen una química especial diferente a los otros metales, pero ya hicimos modelaciones teóricas considerando esta situación, y ahora sabemos que cuando el agua contaminada alcance un pH de 8, ambos metales precipitarán”, explica Martín Romero.  

Para concluir, el investigador indicó que los resultados serán parte de un nuevo artículo, el cual también incluirá una estimación de la vida útil de la lutita calcárea, según lo revelen los resultados de la segunda fase del experimento.   

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