RESUMEN
En zonas mineras, la contaminación de cuerpos de aguas superficiales y subterráneas por elementos potencialmente tóxicos (EPT), que lixivian de los depósitos de residuos y obras inactivas, debido al fenómeno conocido como drenaje ácido de minas (DAM), el cual ha sido tipificado a nivel mundial como uno de los problemas ambientales de mayor envergadura asociado a la industria minera.
Por consiguiente entender este fenómeno y buscar alternativas de solución, es una de las tareas prioritarias y urgentes en las zonas donde se ha identificado esta problemática.
Por lo tanto, la presente investigación se realizó con el fin de estudiar tres aspectos importantes relacionados con el DAM que actualmente fluye, del depósito de jales “El Fraile” y una obra minera inactiva (Socavón 1412), hacia el río Cacalotengo y río Taxco, respectivamente, en el municipio de Taxco de Alarcón, en el estado de Guerrero, México, que es distrito de mayor tradición minera del país: (i) Calidad del DAM que se genera en las dos fuentes identificadas: jales “El Fraile” y Socavón 1412. (ii) Atenuación natural que favorece la retención de EPT en la fase sólida de los jales y que por lo tanto disminuye la peligrosidad del DAM. (iii) Valoración de diferentes materiales geológicos incluyendo un residuo minero, para el tratamiento pasivo del DAM.
Nuestros resultados indican que el DAM en los dos sitios de interés, se caracteriza por registrar valores de pH ácidos (2.0 – 2.6); así como altas concentraciones de sulfatos (SO42- = 3509 – 12249 mg/L) y de EPT disueltos (mg/L) en concentraciones variables como Al (85.7 – 446.3), As (No detectado – 1.3), Cd (2.8 – 12.3), Cu (6.1 – 23.7), Fe (459.3 – 1505.0), Mn (76.4 – 316), Ni (No detectado – 0.6), Pb (No detectado – 0.2) y Zn (334.5 – 1262.5). Existen EPT como Ba y Ag, que no fueron detectados en los lixiviados ácidos colectados en la presa El Fraile y Socavón 1412. Es importante señalar que las mayores concentraciones de sulfatos y EPT disueltos corresponden al DAM más ácido (pH = 2.0) que actualmente fluye de los jales “El Fraile” hacia el río Cacalotenango.
Considerando las relativamente altas concentraciones totales de EPT en los jales (Al (1.8 – 2.3 %), As (1176 – 2746 mg/kg), Ag (41 – 70 mg/kg), Ba (334 – 619 mg/kg), Cd (16 – 50 mg/kg), Cu (98 – 205 mg/kg), Fe (13.3 – 16.6 %), Mn (167 – 2196 mg/kg), Ni (118 – 133 mg/kg), Pb (3049 – 5248 mg/kg), Zn (474 – 5558.7 mg/kg)) y las relativamente bajas concentraciones de éstos en el DAM que fluye de los mismos, es indicativo de la ocurrencia de procesos de atenuación natural.
Análisis de Difracción de Rayos X (DRX) permiten concluir que la precipitación de minerales secundarios como hematita (Fe2O3) y jarosita (KFe(SO4)2(OH)6) podría explicar las bajas concentraciones de algunos EPT (As, Cu, Mn, Pb y Zn) en el DAM que fluye de los jales estudiados, ya que las observaciones de microscopia electrónica de barrido (MEB-EDS) permite interpretar la sorción de los EPT en los minerales secundarios de Fe debidamente identificados por DRX. Adicionalmente, las observaciones de MEB-EDS sugieren que la precipitación de anglesita (PbSO4) o plumbojarosita (PbFe6(SO4)4(OH)12) podrían estar limitando la movilidad del Pb en los jales estudiados.
El DAM generado en los sitios de interés fue tratado utilizando diferentes materiales geológicos de la zona: lutita calcárea (L) y caliza (C). Así mismo, en el tratamiento del DAM, se utilizó un residuo minero denominado como “Terrero La Concha” (T). Las muestras de lutita calcárea y caliza se colectaron en afloramientos naturales; mientras que la muestra de terreros, se colectó en un depósito de material estéril que corresponde a la roca encajonante del cuerpo mineralizado que se ha explotado en la zona. Los resultados indican que las rocas y terrero son básicas con valores de pH que varían entre 8.3 y 9.2 y potenciales de neutralización que oscilan entre 648.1 y 871.1 kgCaCO3/Ton material, que es congruente con su composición mineralógica.
Se realizaron pruebas en lotes y columnas para valorar la capacidad de cada uno de los materiales evaluados (L, C, T) para el tratamiento del DAM de Taxco.
Los resultados de las pruebas en lotes, nos indican que las rocas y terreros son eficientes para neutralizar el DAM natural, ya que el pH se incrementa hasta valores que oscilan entre 6.1 – 7.0, después de aplicado el tratamiento. Así mismo, los tres sustratos reactivos remueven Al, As, Cu y Fe del DAM, con eficiencias máximas, ya que estos elementos en los lixiviados tratados se encuentran por debajo del límite de detección.
En el caso del Cd se observó un 100% de eficiencia en los lixiviados (N2, S1) con menor concentración disuelta (Cd = 2.8 y 5.6 mg/L), pero para el DAM con mayor concentración de Cd (Cd = 12.3 mg/L) la remoción fue parcial y varió entre 29 y 54%. En el caso de sulfatos (SO42-) y Zn, los tres materiales muestran una eficiencia parcial que varía entre el 40 y 80% para los sulfatos y entre el 43 y 94% para el Zn.
La regresión lineal obtenida con los resultados del tratamiento en las pruebas en lotes, indican que un incremento del pH durante el tratamiento, mejoraría la eficiencia en la remoción del Cd y del Zn; por lo que las pruebas en columnas se diseñaron con el fin de lograr el incremento del pH para mantener la eficiencia de remoción de Al, As, Cu y Fe y mejorar la eficiencia de remoción de Zn y Cd.
Se comprobó mediante pruebas de tratamiento en columnas, que el DAM natural del Socavón 1412, es neutralizado igual que los resultados obtenidos en lotes con el DAM generado en la presa El Fraile, con la diferencia que se registran valores más altos de pH (8.2 – 8.7). Así mismo, se lograron remociones del 100% para Al, As, Cu, Cd y Fe. En el caso de los sulfatos las remociones oscilan entre 43% – 98%, similares a las obtenidas en lotes. En cuanto al Zn, se obtuvieron mejores eficiencias de remoción (76 – 100%) que las alcanzadas en pruebas en lotes.
Los resultados de índices de saturación y DRX, MEB-EDS, MET y espectroscopia Raman permiten concluir que la precipitación de minerales secundarios como hematita (Fe2O3), ferrihidrita (Fe3+2O3.0.5(H2O), goetita (Fe3+O(OH)), lepidocrocita (FeO(OH), jarosita potásica (KFe(SO4)2(OH)6), anglesita (PbSO4), plumbojarosita (PbFe6(SO4)4(OH)12), yeso (CaSO4.2H2O), anhidrita (CaSO4), basaluminita (Al4(OH)10SO4(s)), bauxita (Al2O3(s)), gibsita (Al(OH)3), jurbanita (AlOHSO4(s)), alunita (KAl3(SO4)2(OH)6), puede incidir en la retención, posiblemente vía sorción, de algunos EPT como el Al, Cd, Cu, Zn, son los dos procesos geoquímicos más importantes que explican la eficiencia del tratamiento del DAM.
La presencia de la yukonita (Ca3Fe3+(AsO4)2(OH)3.5H2O) identificada en este estudio, por espectroscopia Raman, explica la remoción del arsénico durante el tratamiento y se convierte en un mecanismo novedoso que hasta ahora no ha sido reportado en los ambientes mineros de México y ha sido poco reportada en otros países; por lo que debería ser estudiado con mayor profundidad.
