Drenaje ácido de minas y su influencia en la calidad del recurso hídrico en el NOA

KIRSCHBAUM ALICIA; MURRAY JESICA

Salta

Congreso; XIII Reunión Argentina de Sedimentología; 2012

En el noroeste argentino se desarrollaron varios proyectos mineros en el siglo XX, algunos de los cuales se mantienen en actividad hasta el presente (Mina Aguilar: Pb-Zn-Ag; Mina Piquitas: Ag-Sn-Zn), mientras que otros fueron suspendidos a mediados de la década de 1980, dejando abandonadas las labores e instalaciones y desechos mineros como escombreras y diques de colas expuestos a la meteorización. Estos yacimientos constituyen hoy pasivos ambientales mineros, que impactan negativamente en la calidad de las aguas, de los suelos y del aire de los ecosistemas que los contienen. El material depositado en escombreras y diques de colas contiene sulfuros, especialmente pirita, debido a su nulo valor económico, en menores cantidades, también están presentes los minerales de mena que no fueron separados para su recuperación debido a las leyes económicas o a la tecnología de beneficio. Estos minerales, formados en la corteza terrestre en condiciones reductoras, al ser expuestos a las condiciones de superficie, se desestabilizan y oxidan, produciendo drenaje ácido de mina (DAM) con altas concentraciones de metales en solución, éste es uno de los problemas y riesgos ambientales más importantes de la actividad minera metalífera (Nordstrom y Alpers 1999, Dold 2010). En las siguientes reacciones se describen los procesos de oxidación de la pirita, las cuales ocurren en los ambientes de desechos mineros con sulfuros. La Reacción 1 describe la etapa inicial, liberando sulfatos y protones que generan acides en el agua. En la Reacción 2 el ión ferroso se oxida a ión férrico, este proceso, es catalizado por microorganismos que consumen la energía liberada en la oxidación del hierro. Los microorganismos más conspicuos que se desarrollan en estas condiciones extremas son Acidithiobacillus ferrooxidans, Leptospirillum ferrooxidans y Acidithiobacillus thiooxidans. A pH próximos a 3 el ión férrico es el principal oxidante de la pirita, Reacción 3, siendo ésta de 1 a 100 veces más rápida que con oxígeno. El ión férrico cuando se combina con agua precipita en forma de hidróxidos, agregando acidez en el sistema (Reacción 4). En estas condiciones ácidas, la mayoría de los metales pesados están en solución y pueden contaminar aguas superficiales y subterráneas, fenómeno conocido como DAM. La ecuación 5 refleja la reacción neta de la oxidación total de la pirita, la hidrólisis de Fe3+ y la precipitación de Fe(OH)3; nótese que por cada mol de pirita se producen cuatro moles de protones. (Nordstrom 1982, Nordstrom y Southam, 1997, Nordstrom y Alpers 1999, Dold 2010). FeS2 (s) + 7 ½ O2 (g) + H2O (ac) →Fe2+ (ac) + 2SO42- (ac) + 2 H+ (ac) (1) Fe2+ (ac) + 1/4 O2 (g) + H+ (ac) → Fe3+ (ac) + ½ H2O (ac) (2) FeS2 (s) + Fe3+ + 8H2O → Fe2+ (ac) + 2SO42- (ac) + 16H+ (ac) (3) Fe3+ (ac) + 3H2O (ac) → Fe(OH)3 (s) + 3 H+ (ac) (4) FeS2 + 15/4 O2 + 7/2 H2O → Fe(OH)3 (s) + 2SO42- + 4H+ (5) En el noroeste argentino se estudiaron tres pasivos mineros, abandonados hace más de dos décadas, en los que se constata la presencia de DAM en la actualidad, éstos son: La Concordia, Planta de Tratamiento La Poma y Pan de Azúcar, localizados en la Puna de Salta -los dos primeros- y de Jujuy, el último. En el caso de La Concordia, ubicado a 185 km al ONO de la ciudad de Salta (24º12’27” S y 66º24’19” O), en el arroyo homónimo que nace en un socavón de la mina se midieron valores de pH entre 3–4 y concentraciones elevadas de elementos críticos (Zn: 32 mg/L; As: 8.7 mg/L; B: 3.25 mg/L; Pb: 1.0 mg/L; Cd: 0.13 mg/L; Hg: 1.2 μg/L). Este arroyo atraviesa los diques de colas y luego se infiltra. La erosión fluvial ha destruido parcialmente los murallones de los diques. En época estival el caudal del arroyo es mayor y desemboca en el río San Antonio, que pasa por la localidad más poblada de la Puna argentina, San Antonio de los Cobres, ubicada 15 km aguas abajo de la mina (Kirschbaum et al., 2007). La Planta de Tratamiento La Poma es un pasivo minero ubicado a 180 km al ONO de la ciudad de Salta y a 20 km al SO de la mina La Concordia. La planta procesaba material cuya mena consistía en galena argentífera. La actividad de la planta comenzó en el año 1955 y terminó alrededor del año 1985, dejando instalaciones y un importante volumen de residuos del proceso de concentración expuestos en superficie. El río Tajamar, cuyas aguas atraviesan los residuos, constituye una fuente de agua permanente en esta zona caracterizada por la aridez. Los análisis químicos de los diferentes tipos de desechos mineros presentan elevados valores de As, Pb, Cu, Cd, Zn y Sb. Para determinar la influencia del pasivo minero sobre el río Tajamar se tomaron muestras de agua durante la estación seca (invierno). Los resultados muestran una relación directa entre la disminución del pH y el aumento en la concentración de metales pesados y arsénico. Aguas abajo, las concentraciones disminuyen abruptamente y el pH recupera los valores normales, proceso que se interpreta vinculado a una mayor dilución en las muestras al alejarse del foco de aporte, a la precipitación de metales junto a las sales eflorescentes -observadas en las dos márgenes del río- y a la adsorción por los sedimentos finos del río, el que posee 3 a 5 % de componentes limo-arcillosos. (Cacciabue et al., 2011; Kirschbaum et al., 2012). El pasivo minero Pan de Azúcar (22º32´ S, 66º01´O) proviene de un yacimiento vetiforme de Pb, Zn, Ag y Sb, cuyos minerales de mena eran esfalerita y galena. Las actividades más remotas en la mina datan de la época colonial. En el año 1990 se produjo la suspensión de las actividades de explotación ya que la mina contaba con escasas reservas. Las instalaciones fueron abandonadas sin ningún resguardo ambiental. Actualmente, se observa desde la base de las pilas de stock el escurrimiento de agua de color rojizo con pH 1, (Arnosio et al., 2008), los diques de colas muestran un amplio desarrollo de procesos de oxidación, los niveles más conservados presentan abundantes sulfuros con predominio de pirita y menor proporción de galena y esfalerita. La pirita es la principal responsable de la generación de acidez, mientras que los demás sulfuros liberan metales. Aguas ácidas (pH=2) drenan desde la base de los diques de colas con altas concentraciones de sulfato y metales indicando un amplio desarrollo de procesos de oxidación. En el dique de colas nº 2 se determinaron 139 g/L SO42-; 8,9 g/L Zn; 99,7 mg/L Cd; 47 mg/L Fe; 44 mg/L As; 10 mg/L Cu; 4,6 mg/L Sb; 1,7 mg/L Cr; 1,4 mg/L Pb. A partir de esta solución precipitan sales solubles como melanterita (FeSO4∙7H2O), capaces de incorporar metales en su composición que quedan expuestos para el transporte eólico. De esta manera se incorporan metales al sistema natural circundante, poniendo en riesgo la calidad del aire, del agua superficial y subterránea (Murray et al. 2012). Los estudios realizados hasta el momento en los pasivos ambientales mineros de Pb-Ag-Zn del noroeste argentino permiten identificar un impacto ambiental negativo, debido a la presencia de metales en el agua superficial, sedimentos fluviales. Estos metales provienen de los procesos de oxidación de sulfuros presentes en los diques de colas y escombreras y la consecuente generación de drenaje ácido de mina. Los procesos de oxidación observados se encuentran en un estado avanzado luego de dos décadas del cese de actividades en las minas; existen todavía importantes volúmenes de material inalterado, por lo que se infiere que el potencial de generación de drenaje ácido es alto y la afectación al medio ambiente continuará en el tiempo hasta tanto no se tomen medidas de remediación y saneamiento de estos sitios (Kirschbaum et al., 2012).