PROYECTO "THUSKA UMA: TRATAMIENTO DE AGUAS DE MINA CON PIEDRA CALIZA Y COMPOST"

ENTIDAD PATROCINADORA:

Programa de Investigación Estratégica en Bolivia-PIEB.

COLABORADORES:
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO

FACULTAD DE CIENCIAS AGRICOLAS PECUARIAS Y VETERINARIAS


LIDEMA
PREFECTURA DE ORURO

COMIBOL
HUANUNI
INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DESARROLLO


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PÁGINA ELABORADA - 2009
DANIEL FERNANDEZ
 
 

PROYECTO "THUSCA UMA: TRATAMIENTO DE AGUAS DE MINA CON PIEDRA CALIZA Y COMPOST"
THUSKA UMA
TRATAMIENTOS DE AGUAS MINA CON PIEDRA CALIZA Y COMPOST

1. ÍNDICE DE TODO EL DOCUMENTO
2. JUSTIFICACION TEMATICA
3. OBJETIVOS DELA INVESTIGACION
3.1 General
3.2 Especificos
4. BALANCE DEL ESTADO DE LA INVESTIGACION EN TORNO AL TEMA
PLANTEADO
4.1 Tratamiento de aguas acidas, caracteristicas generales
4.1.1 Precipitación de hidroxidos
4.1.2 Reduccion bacteriana de sulfatos y precipitacion de solidos sulfuros
4.1.3 Otros enfoques
4.2 Corrientes de pensamiento y teorías vinculadas directamente al tema propuesto
4.2.1 Metodo activo
4.2.2 Metodo pasivo
5. ESTRATEGIA METODOLOGICA PARA DISENAR LA PROPUESTA
5.1 Formulacion de las problematicas a investigar
5.2 Fuentes para la investigacion
5.3 Tecnicas para la recoleccion de informacion
6. ESTRATEGIA DE COMUNICACION Y DIFUSION DE RESULTADOS DELA INVESTIGACION
7. BIBLIOGRAFIA MINIMA QUE SERVIRA DE REFERENCIA EN LA
INVESTIGACION
8. RESULTADOS ESPERADOS: IMPACTOS DELOS RESULTADOS DELA INVESTIGACION EN LOS TEMAS RELACIONADOS A LA CONTAMINACION MINERA.
9. ENFOQUE DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCION MEDIANTE UNA PROPUESTA
9.1 Descripcion de soluciones
9.1.1 Laboratorio
9.1.2 Implementacion en el terreno
9.2 Viabilidad de las propuestas
9.3 Aplicación de la propuesta
9.4 Relevancia social
9.5 Sustentabilidad de las propuestas
10. INDICE TENTATIVO DE LOS CAPITULOS Y SUBCAPITULOS QUE CONTENDRIA EL INFORME FINAL DELA INVESTIGACION
11. PRESUPUESTO
12. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES POR ETAPAS


2. JUSTIFICACION TEMATICA.

¿Cual es el punto de partida de la tematica abordada?

La formacion de aguas acidas en las minas -describen el proceso de oxidacion de la pirita; debido a la facilidad con la que el aire entra en contacto con los sulfuros, a traves de las labores mineras, por los poros existentes en las zonas de desmonte y el contacto de los depositos de relave con la atmosfera. La oxidacion de la pirita va dar lugar a la formacion de Fe2+, SO42-, H+ y metales disueltos (Fe, Al, Mn, Zn, Cu, Pb,etc.). Esta reaccion provoca un incremento en el total de solidos disueltos y aumento de la acidez, que ira asociado a una disminucion de pH.

Estas aguas acidas vienen desertificando enormes superficies, en las zonas de desmontes y de relaves, confluyendo en la mayoria de los casos a cursos de rios y lagos, teniendo efectos negativos en los ecosistemas acuaticos y terrestres.
1 En nuestro caso la descarga impacta directamente sobre el rio Payrumani (Huanuni) sin ningun tratamiento.

¿Cual es la relevancia del tema que se pretende trabajar?

El presente proyecto pretende realizar estudios para "aminorar el grado de contaminacion de aguas acidas en el Ingenio de Machacamarca, aplicando metodos activos2 y pasivos3", es una aplicacion practica para el tratamiento de efluentes de minas. Los metodos de tratamiento activos de aguas acidas tienen un costo muy elevado por si solo, por lo que no se puede mantener esta tecnologia por un periodo prolongado una vez finalizada la vida de la mina. -Máximo teniendo en cuenta que el problema de las aguas ácidas puede perdurar, por cientos de años-4.
Se han investigado diversos métodos de tratamiento pasivo los que dan buen rendimiento en la neutralización del pH y la eliminación de metales pesados. Además, requieren poco mantenimiento y por su bajo costo pueden ser asumidas por las empresas durante períodos de tiempo mas largos 5.De acuerdo a la Ley 1333 de Medio Ambiente en su articulo Nª 5 inciso 4) señala la optimizacion y racionalización el uso de aguas, aire, suelos y otros recursos naturales renovables garantizando su disponibilidad a largo plazo. Asimismo el artículo Nª 37, 38 y 39 hacen referencia sobre el uso y aprovechamiento integral de las aguas. Por otro lado el Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica en su artículo Nª 10, inciso a), c), e) y f) indican de las competencias prefecturales sobre el reuso del agua contaminada, de la misma manera el artículo Nª 47 señala que todas las descargas de aguas residuales crudas o tratadas a rios y arroyos procedentes de sus usos domesticos, industriales, agricolas, ganaderos o de cualquier otra actividad que contamine el agua, deberán ser tratadas previamente a su descarga. Finalmente los valores permisibles de los diferentes parámetros están normados en el RMCH, lo que es un indicador para el tratamiento de aguas.

Los antecedentes citados explican que a nivel de operaciones mineras y metalúrgicas que pertenecen al Estado y las cooperativas no estén cumpliendo en lo absoluto sus disposiciones reglamentarias. Por ello el trabajo de investigacion es muy importante para hacer cumplir las politicas publicas ambientales, principalmente en el departamento de Oruro, para que de esta manera se pueda recomendar al final del trabajo como uso de indicadores de eficiencia ambiental.

¿Que aportes nuevos proporcionara la investigacion al conocimiento de la tematica central a estudiarse?

Los metodos de tratamiento pasivo se basan en los mismos principios fisicos, quimicos y biologicos que tienen lugar en los fangos naturales (wetlands), en donde se mitigan las aguas contaminadas, consiguiendo la eliminacion de metales y la neutralizacion del pH. Hay una variedad de tecnicas: los aerobios, los anaerobios, los drenajes anóxicos calizos (ALD, Anoxic Limestone Drains), los sistemas sucesivos de producción de alcalinidad (SAPS, Successive Alkalinity Producing Systems) y las barreras reactivas permeables cuando son aguas subterráneas (PRB, Permeable Reactive Barriers). En la práctica estos métodos se emplean solos o combinados, dependiendo de la caracterización que se tiene de las aguas acidas. 6 El aporte en el presente proyecto de investigacion es proporcionar una tecnica de recuperacion de aguas ácidas de minas, realizando una combinación de metodos (activo y pasivo), utilizando materiales locales. En el caso del método pasivo se obtendrá el substrato (compost) mas adecuado para el tratado de aguas ácidas de minas sobrepuesto a una capa de material alcalino (calcita), los cuáles tendrán la capacidad de rebajar la ecotoxicidad de metales pesados, aumentar el pH del efluente y rebajar la concentración de iones sulfatos. Lo importante de este aporte es que la técnica de recuperación como lo mencionamos anteriormente, es con material local y relativamente más económico que los tratamientos activos.

Por otra, si bien el tratamiento pasivo (compost) rebaja la concentracion de iones sulfatos, queda evidente que la salinidad aún es un obstáculo para el uso del agua tratada. Para esto, se utilizara tratamiento activo (osmosis inversa), el aporte en este caso, es la utilizacion de membranas de tipo artesanal (organicos), producidos de material animal (ganado ovino), sus características semipermeables le dan la capacidad de retener sólidos disueltos, lo cuál es la finalidad de la técnica de osmosis inversa, es más económico en comparación con equipos de osmosis inversa (utilización de membranas sintéticas). La combinación de estos tratamientos (pasivo y activo) utilizando material local, le da al presente proyecto una viabilidad económica para poder ser implementado en las actividades mineras de la mediana y pequeña empresa, mucho más si las técnicas a utilizarse son accesibles para el manejo de los mismos trabajadores mineros.

¿Por que se eligio la zona de estudio y cuál su importancia respecto a la tematica?

La zona de estudio definido es el Ingenio de Machacamarca (Municipio de Machacamarca) ubicada en la provincia Dalence, Subcuenca Uru - Uru, coordenadas Este 0728462, Norte 7977519. Se escogió la zona porque es una operación metalurgica del Estado y es una operación pequeña (10 a 20 litros/segundo).
Por otro lado, la importancia respecto a la temática son los efluentes contaminados que provienen del ingenio de Machacamarca. Las descargas de aguas ácidas, provoca efectos negativos en los ecosistemas de la zona, el tratamiento y clarificacion de estas aguas es una demanda de las comunidades de la zona (Kochi Piacala, Karavi, Alantañita y Kochi Ishuaya y Pampa de las Provincias de Dalence y Cercado Sur). La importancia respecto a la temática, es el tratamiento de aguas, aplicando métodos activos y pasivos, este último con el uso de compost es una técnica nueva que complementado con el uso de la técnica de osmosis inversa (método activo), de tipo artesanal, se quiere implementar en el Ingenio, para aminorar el grado de contaminación del río Huanuni y de los ecosistemas en la zona. Esto tiene una gran importancia desde el punto de vista:

1] Tecnologico: en la zona de estudio, es una tecnologia nueva de tratamiento, el uso de compost (método pasivo) para aguas ácidas que se origina en la explotación de minerales, este tipo de tratamiento se puede aplicar en la pequeña mineria. Respecto de la técnica de osmosis inversa se complementa al metodo pasivo (compost), rebajando la salinidad de aguas ácidas tratadas con la utilizacion de membranas semipermeables producidos a partir de ganado ovino.

2] Economico: el tratamiento mixto (activo y pasivo) resulta mas economico (con relacion al tratamiento netamente activo), se hace discurrir el agua ácida para cada mezcla de sustratos. Los compost (mezcla de sustratos) mitigan la acidez y metales pesados, teniendo una disminucion de sulfatos, como consecuencia de los fenomenos fisico, químico y bacteriano hasta alcanzar los límites máximos permisibles. El uso de membranas orgánicas artesanales (osmosis inversa) complementa el tratado de aguas ácidas reduciendo la salinidad hasta límites permisibles de uso de agua Clase B .

3] Social: desde el punto de vista social, la mitigación de aguas ácidas, cuida el entorno en el que viven las comunidades, no degradando los suelos, no generando enfermedades y por consiguiente favoreciendo el desarrollo sostenible (considerando sostenible, como el uso de recursos abioticos y bioticos limitados) de la zona.
4] Ambiental: la mitigación de aguas ácidas por las técnicas de compost y membranas semipermeables (tipo artesanal) es un procedimiento que en forma pasiva y activa respectivamente, nivela el pH del agua y reduce los metales disueltos, hasta alcanzar los limites maximos permisibles que fija el sector correspondiente, cuyo producto del tratamiento no contaminan los afluentes que confluyen al río Huanuni, y ecosistemas de la región.

3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN.

3.1 General

Desarrollar un tratamiento de aguas residuales (aguas ácidas, gran cantidad de sólidos disueltos, y un alto contenido de sulfatos y metales disueltos) provenientes del Ingenio Machacamarca con metodos pasivos (compost y piedra caliza y activos (osmosis inversa con membranas orgánicas) recuperando las aguas para reutilizar como aguas de riego para cultivos y forestación en las comunidades adyacentes al ingenio generando un desarrollo sostenible para mejorar la calidad de vida de los pobladores.

3.2 Específicos

Efectuar una linea base socioeconomico, ambiental del rio Payrumani (Huanuni)
Caracterizacion ambiental de agua y suelo de los efluentes del Ingenio Machacamarca a traves de imágenes satelitales y análisis físico químico
Buscar el sustrato apropiado (compost) para el tratamiento eficiente de los efluentes de agua ácida en la zona en estudio.
Configuracion y construccion de equipo desalinizador (osmosis inversa) por medio de membranas orgánicas (tipo artesanal).
Desa rrollar un Plan de desarrollo economico local de las comunidades afectadas

4. BALANCE DEL ESTADO DE INVESTIGACION EN TORNO AL TEMA PLANTEADO

La formacion de aguas acidas en las minas -describen el proceso de oxidacion de la pirita; debido a la facilidad con la que el aire entra en contacto con los sulfuros, a través de las labores mineras (galerias y cruceros), por los poros existentes en las zonas de desmonte y el contacto de los depositos de relave con la atmosfera- 8. Dichos autores consideran que los factores que afectan la generación acida son: volumen, concentracion, tamaño de grano y distribucion espacial de pirita. La oxidación de la pirita va dar lugar a la formación de Fe2+, SO42- e H+. Esta reacción provoca un incremento en el total de sólidos disueltos y aumento de la acidez, que irá asociado a una disminución de pH, a menos que sea neutralizada la acidez generada. Si el ambiente circundante es lo suficientemente oxidante, entonces muchos iones ferrosos se oxidarán a iones férricos. Por lo general, por encima de un pH 3, el ion férrico formado precipita mediante hidrólisis como hidróxido, disminuyendo por tanto el Fe3+ en solución, mien
tras que el pH baja simultaneamente. Por ultimo, algunos cationes ferricos (Fe3+) que se mantienen en solucion, pueden seguir oxidando adicionalmente a la pirita y formar Fe2+, SO42- e H+. Este proceso es el principalmente causante de originar aguas acidas. Aunque los reactivos utilizados en sistemas pasivos son distintos de los que se usan en sistemas activos, los principios de tratamiento en ambos tipos de sistema son bastante parecidos. Existen varios enfoques distintos para convertir metales en formas menos móviles:


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