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En su forma pura, el azufre es un sólido amarillo brillante a temperatura ambiente. El azufre es esencial para la vida humana: se utiliza en dos aminoácidos esenciales.
El cuerpo humano necesita 20 aminoácidos diferentes para mantener una buena salud y funcionamiento. Podemos sintetizar 11 de estos ácidos, pero debemos obtener los otros 9 de los alimentos. Los ácidos que no sintetizamos nosotros mismos se conocen como aminoácidos esenciales.
Pero cuando los compuestos de azufre están expuestos por la minería, pueden dañar la vida humana. Su exposición al aire y al agua da lugar a la producción de ácido sulfúrico, un líquido peligroso y corrosivo. En este artículo veremos cómo se produce el ácido sulfúrico a través de la minería y los efectos que puede tener.
¿Qué es el drenaje ácido de las minas?
En primer lugar, recapitulemos la minería.
Laminería es la extracción de minerales y otros depósitos geológicos de la Tierra.
La minería ha existido desde la prehistoria, siendo el sílex el primer mineral extraído por los pueblos prehistóricos, ya que se divide en fragmentos con bordes afilados, lo que lo hace perfecto para herramientas y armas. Hoy en día, el carbón, el hierro y la bauxita se encuentran entre los materiales más extraídos.
Minerales es el nombre que reciben estos valiosos materiales que se extraen de la tierra. A menudo, la forma pura del mineral está mezclada con otras rocas y minerales indeseables del suelo, por lo que es necesario aislar el mineral deseado de esta mezcla mediante su procesamiento y refinamiento una vez extraídos de la mina.
La minería de superficie y la minería subterránea son las dos subcategorías principales de la minería contemporánea.
En la minería de superficie, se explota el suelo para poder extraer los minerales que están cerca de la superficie de la Tierra. A continuación se llevan a refinerías donde se pueden extraer los minerales. Los minerales se obtienen de las profundidades de la tierra mediante la minería subterránea. Para llegar a los yacimientos minerales, los mineros excavan túneles a través de la roca.
La minería daña el medio ambiente. Provoca erosión del suelo, socavones, pérdida de biodiversidad y contaminación (sobre todo del agua).
Figura 1 - La extracción de recursos como el carbón genera grandes cantidades de roca estéril. Unsplash
Hay tres tipos principales de contaminación del agua causada por la minería.
Drenajealcalino de minas, que se produce en presencia de calcita o dolomita.
Drenajemetálico de minas, que se produce cuando el plomo y otros metales pesados se filtran a los cursos de agua.
Drenajeácido de minas, que se produce en presencia de azufre.
El último tipo, el drenaje ácido de minas, es con mucho el más frecuente. Por eso, ahora nos centraremos en él.
El drenaje ácido de minas es la formación y el movimiento de aguas ácidas ricas en metales pesados.
Causas del drenaje ácido de minas
El drenaje ácido de minas se produce cuando la pirita (disulfuro de hierro) queda expuesta durante el proceso de extracción. La pirita reacciona con el aire y el agua para formar ácido sulfúrico y hierro disuelto. El hierro precipita formando sedimentos rojos, naranjas o amarillos. Estos sedimentos de colores son signos reveladores de un curso de agua contaminado.
Figura 2 - Drenaje ácido de minas contaminando un lago en Bolivia. Unsplash
Si eres aficionado a la química, quizá te interese conocer la ecuación química de la descomposición de la pirita en ácido sulfúrico y hierro disuelto. Pero si no lo eres, no te preocupes, no necesitarás conocerla para tus exámenes.
2FeS2 + 7O2 + 2H2O→ 2FeSO4 + 2H2SO4
disulfuro de hierro + oxígeno + agua → sulfato de hierro + ácido sulfúrico
Escorrentía ácida de las minas
El ácido sulfúrico y el hierro disuelto actúan como un lixiviado.
Un lixiviado es un líquido que se ha filtrado a través de un sólido y ha lixiviado algunos de sus componentes.
Al atravesar las rocas, la escorrentía ácida disuelve metales pes ados como el cobre, el plomo y el mercurio.
Los iones de metales pesados se trasladan a las aguas subterráneas o superficiales, donde causan una mayor contaminación.
Relaves ácidos de mina
Las balsas de estériles son una fuente importante de drenaje ácido de minas.
Lasescombreras son residuos mineros que quedan después de extraer el mineral de la mena.
¿De qué están hechas las escombreras?
Roca triturada
Agua
Trazas de metal
Aditivos utilizados en el proceso de extracción
La escombrera adopta la forma de un lodo húmedo. Suele almacenarse en balsas de estériles, que son instalaciones artificiales de diques y presas. Este almacenamiento permite separar el agua de la materia sólida. Si el agua se deja drenar, los compuestos de sulfuro quedarán expuestos a los elementos naturales.
Efectos del drenaje ácido de minas
Los efectos del drenaje ácido de minas son duraderos. Puede producirse durante décadas después de que haya cesado la actividad minera.
El drenaje ácido de minas sigue lixiviando de las minas europeas explotadas por los romanos hace más de 1500 años.
pH reducido
Cuando la pirita se expone al aire, forma ácido sulfúrico, una sustancia química con un pH bajo.
ElpH es una expresión de la concentración de iones de hidrógeno en una solución.
El pH del drenaje ácido de minas varía de un 6 relativamente neutro, a un 2 altamente ácido.
Los cursos de agua contaminados por el drenaje ácido de minas tendrán un pH más bajo de lo habitual, lo que afectará a los procesos químicos y biológicos del agua. El drenaje ácido de minas puede ser hasta 300 veces más ácido que la lluvia ácida, matando peces y organismos acuáticos:
El agua ácida hace que se espese la mucosidad de las branquias, restringiendo la cantidad de oxígeno que pueden tomar los peces
Un pH bajo perturba el desove y la reproducción de los animales
La piel especial de los anfibios, adaptada para el intercambio de gases, no tolera las condiciones ácidas
El agua ácida disuelve los nutrientes que las plantas acuáticas necesitan para sobrevivir
No sólo se ve afectado el ecosistema. El drenaje ácido de las minas erosiona las estructuras artificiales, como los puentes.
Algunas de las aguas más ácidas jamás registradas se encontraron en la mina de Richmond, California. Era tan ácida que su pH era de -3,6, mucho más ácido que el ácido de las pilas, ¡y se sabía que podía incendiarse! Las bacterias y arqueas que vivían en la mina son de interés científico porque pueden sobrevivir en un entorno tan extremo y hostil. En 2006 se descubrieron en la mina tres nuevas especies de arqueas, ¡que no se encuentran en ningún otro lugar de la Tierra!
Solubilidad y movilización de metales tóxicos
La escorrentía ácida de las minas lixivia metales tóxicos (y metaloides) de la mena y la roca estéril, causando una mayor contaminación del agua y daños a la vida. ¿Qué metales tóxicos se filtran habitualmente y qué problemas causan?
| Metal | Problemas |
| Arsénico | La contaminación por arsénico de las aguas subterráneas puede contaminar el agua potable humana y provocar enfermedades cardiovasculares si se ingiere. La exposición prolongada puede causar cáncer y lesiones cutáneas. Se calcula que la contaminación del agua por arsénico afecta a 500 millones de personas en todo el mundo. |
| Cadmio | La exposición al cadmio tóxico afecta a los sistemas orgánicos y provoca cáncer. También puede interactuar con el calcio, provocando osteoporosis y otras afecciones óseas. |
| Cobre | La ingestión de grandes cantidades de cobre, normalmente a través del agua potable, provoca náuseas, vómitos y dolor abdominal. La exposición continuada puede causar daños hepáticos y renales. |
| Cromo | El cromo afecta a las plantas; reduce el crecimiento, el rendimiento y la calidad de las cosechas. La exposición continuada de los seres humanos provoca afecciones de las vías respiratorias. |
| Hierro | Los síntomas leves de toxicidad por hierro incluyen náuseas, vómitos y somnolencia. Los síntomas graves incluyen taquipnea (respiración rápida y superficial), convulsiones y coma. |
| Plomo | La contaminación por plomo altera el crecimiento de las plantas y las comunidades del suelo. En los seres humanos, puede causar daños orgánicos. Los niños pequeños corren un riesgo especial, y a menudo sufren discapacidades intelectuales como consecuencia de la intoxicación por plomo. |
| Manganeso | Los altos niveles de manganeso en el suelo afectan a la salud de las plantas. En los seres humanos, la intoxicación puede provocar un trastorno neurológico permanente llamado manganismo. Los síntomas incluyen temblores, dificultades motoras y alucinaciones. |
| Zinc | Ingerido en exceso, el zinc puede causar diversos problemas de salud, como daños orgánicos, problemas neurológicos y sepsis fúngica. |
Figura 3 - Una de las principales causas de intoxicación por metales pesados es beber agua contaminada por el drenaje ácido de las minas. Unsplash
Control del drenaje ácido de minas
Una vez que el drenaje ácido de minas ha contaminado las vías fluviales, poco se puede hacer. Por eso, la mayoría de las técnicas de control se centran en detener el drenaje ácido de minas en su origen.
- Minimiza la superficie de roca estéril expuesta al aire.
- Apila los montones de residuos en superficies de baja permeabilidad, como los suelos ricos en arcilla. Compáctalos todo lo posible para reducir la exposición al oxígeno y minimizar la filtración del agua de lluvia.
- Cubre los montones de residuos terminados con materiales impermeables para reducir la lixiviación del agua de lluvia.
- Recoge y trata la escorrentía de la mina en balsas de asentamiento revestidas. Utiliza un álcali, como virutas de piedra caliza, para neutralizar el material ácido.
Espero que este artículo te haya explicado el drenaje ácido de minas. Recuerda que la minería expone disulfuro de hierro, que reacciona con el aire y el agua para formar ácido sulfúrico. Este líquido altamente ácido lixivia los metales tóxicos del mineral y de la roca estéril, empeorando la contaminación del agua.
Minas ácidas - Puntos clave
- La minería perjudica al medio ambiente, provocando la contaminación del agua. El tipo más frecuente de contaminación del agua es el drenaje ácido de minas, la formación y circulación de agua ácida rica en metales pesados.
- El drenaje ácido de minas se produce cuando la pirita se expone al agua y al aire, donde forma ácido sulfúrico y hierro disuelto. El hierro precipita formando sedimentos coloreados. El drenaje ácido de las minas actúa como un lixiviado, disolviendo los metales pesados.
- Las balsas de estériles son una fuente importante de drenaje ácido de minas.
- El drenaje ácido de minas provoca la reducción del pH de las masas de agua, lo que perjudica a la vida acuática. También provoca la solubilización y movilización de metales tóxicos, que pueden dañar a las plantas y a los seres humanos.
- Las técnicas para controlar el drenaje ácido de minas incluyen minimizar la superficie de roca estéril, evitar la permeación en el suelo, compactar los residuos, cubrir los montones de residuos acabados y tratar la escorrentía con cal para neutralizar el material ácido.
1. Alaskans for Responsible Mining, Minería: Environmental Impacts, 2004
2. 2. Brett Baker, Lineages of Acidophilic Archaea Revealed by Community Genomic Analysis, Science, 2006.
3. E. Shaji, Contaminación por arsénico de las aguas subterráneas: A global synopsis with focus on the Indian Peninsula, Geoscience Frontiers, 2021
4. Jerry M. Bigham, Enciclopedia de la Ciencia del Suelo, Tercera Edición, 2016
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