Recuperación de suelos degradados por minería mediante la aplicación de bioadsorbentes

Actividad 1. Preparación del muestreo y muestreo de aguas y materiales de deshecho procedentes de la zona estudiada. Se obtendrán un total de 7 muestras de aguas tomadas a lo largo de los caminos que sigue esta, desde su almacenamiento original en las lagunas de las montañas, hasta el agua final que se consume en la ciudad de La Paz, pasando por el agua lixiviada del drenaje ácido procedente de los escombros de las minas.

Se obtendrán un total de 3 muestras de materiales mineros: 1 de escombrera, 1 de residuo y 1 de sedimentos de dique o balsa. De estas muestras se necesitará gran cantidad (>20kg cada una) para poder realizar los experimentos en laboratorio.

Actividad 2. Caracterización físico-química de las muestras de aguas y de suelos. Las muestras serán analizadas y caracterizadas para identificar sus propiedades básicas. Las aguas se filtrarán por 0,45 µm y en ellas se analizará el pH, conductividad eléctrica, catións mayoritarios, carbono orgánico disuelto y concentración de metales pesados. Los materiales mineros se secarán, peneiraranse por una luz de malla de 2 mm obteniendo la fracción fina. En ella se determinará el  carbono total, carbono orgánico, nitrógeno total, pH en agua, pH en disolución salina, conductividad eléctrica, concentración total de metales pesados (Las, Sn, Zn, Culo, Cd, Pb, entre otros).

Actividad 3. Selección de los bioadsorbentes a utilizar para realizar la enmienda. Una vez conocidas las características físico-químicas de las aguas y de los suelos y la concentración de metales pesados que contienen, emplearemos hasta tres bioadsorbentes ya caracterizados con el fin de utilizar los más acomodados en función de las características de las muestras problema.

Actividad 4. Experimentos de liberación de metales pesados en columnas con materiales mineros y bioadsorbentes o mezclas de varios bioadsorbentes. Los experimentos en columnas son los más representativos a nivel de laboratorio en microcosmos, antes de pasar a la fase de maceta. En ellos se puede estudiar simulando condiciones reales, la liberación (desorción) de los contaminantes a la fase acuosa, aislando el resto de parámetros y en condiciones controladas. Se harían ensayos en columnas llenas con materiales problema emendados con distintas dosis de bioadsorbentes y sin enmiendas (controles). Se harán pasar disoluciones acuosas a distintos pHs (ácida, neutro y básico) a través de las distintas columnas (series en función de la dosis para cada bioadsorbente aplicado y mezcla) la una velocidad constante para obtener el lixiviado, es decir, el agua que pasa a través del suelo emendado, bajo distintas características de adsorción-desorción que podrían ocurrir en medio. Se recogería muestras de 10 mL de lixiviado en continuo en un colector y en ellas se medirían la concentración de metales pesados liberados y el pH de la disolución saliente. Se analizarán 3 materiales, 3 bioadsorbentes, 2 dosis y 2 mezclas de bioadsorbente por material, todo por duplicado, lo que resulta un total de 48 experimentos. Con estos experimentos obtendríamos la curva de respuesta de liberación de metales en función del bioadsorbente aplicado y de su dosis, para cada tipo de suelo a estudiar y en función del pH. También se obtendría información del tiempo que tarda la enmienda con bioadsorbentes en ser efectiva para el proceso. En función de los resultados obtenidos, es decir, el bioadsorbente más efectivo y la dosis óptima de aplicación, serán seleccionados para estudiar su efectividad en las aguas.

Actividad 5. Experimento en reactores con flujo continuo. En este experimento se pretende hacer pasar las muestras de aguas contaminadas por un reactor que contenga el bioadsorbente o mezcla que mejor funcione en el experimento anterior (en las condiciones de pH de las aguas). Las muestras de aguas estarían previamente analizadas y la concentración de metales pesados en ellas será conocida. El reactor contendrá los bioadsorbentes en estado sólido y estará en agitación con el fin de favorecer la interacción de las aguas con los bioadsorbentes. Se obtendrán alícuotas de 5 mL en las que se medirán los distintos metales pesados y el pH del efluente. Se analizarán las siete muestras de agua tras su filtración con el bioadsorbente elegido. Con este experimento podremos determinar si la filtración de estas aguas a través de los bioadsorbentes reduce la concentración de los metales pesados en las aguas, es decir, se actúan como filtros eficaces.

Actividad 6. Difusión de resultados a nivel científico. Redacción de artículos de investigación y comunicación en congresos nacionales y/o internacionales. Se organizarán charlas en las respectivas universidades de cada miembro del equipo para introducir los resultados obtenidos en la docencia académica y en la investigación de sus respectivos grupos de investigación.