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Un método de descontaminación del agua integrado en el entorno natural

25 de marzo de 2003

En el Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera han desarrollado, en colaboración con la Universidad Politécnica de Cataluña, un proceso de barreras subterráneas para extraer metales del agua de acuíferos y minas. El método se inspira en un proceso natural conocido y lo optimiza gracias al uso de óxido de magnesio. No potabiliza el agua pero recupera este recurso para la agricultura de forma respetuosa con el entorno. Por su bajo coste y porque no utiliza fuentes de energía externas, éste es un método idóneo para focos contaminantes localizados y continuos, como son los drenajes ácidos de minas, contaminaciones «huérfanas» de las cuales no hay un responsable directo.

  gráfico
Relleno de una zanja con graba de carbonato cálcico y compuesto vegetal en Aznalcóllar.
  

En el fondo de los humedales ricos en materia orgánica viven bacterias que respiran sulfato, es decir, que extraen su energía a partir de convertir el sulfato en ácido sulfhídrico. Este ácido reacciona enseguida con los metales que están disueltos en el agua y precipitan sulfuros, quedando el agua prácticamente limpia de metales.

Imitar la naturaleza
Los investigadores del Instituto Jaume Almera sabían que este proceso podía servir de modelo en el desarrollo de un método para limpiar las aguas subterráneas. Se trataba de emular de alguna forma los terrenos de un humedal y reproducir las mismas reacciones, a base de instalar filtros de grava permeable con materia orgánica, creando un medio idóneo para las mismas bacterias. De esta forma se podría descontaminar el agua de metales en zonas muy localizadas (como los acuíferos de Aznalcóllar, donde probaron la primera barrera) y sin necesidad de energía externa, puesto que el agua fluiría de forma natural.

«Pero hacía falta encontrar el material adecuado para acelerar la reacción y precipitación de los metales» explica Carles Ayora, investigador del Instituto Jaume Almera que ha dirigido este proyecto. «En los humedales, el agua permanece tiempo suficiente para que se produzca la «limpieza», pero nos estábamos planteando el uso de barreras que interceptaran el paso del agua como un filtro, en las que el agua no permanecería mucho tiempo».

Los otros dos retos eran la permeabilidad y el envejecimiento de la barrera. El material de la barrera «tenía que ser igual de permeable o más que el suelo del acuífero contaminado». De lo contrario, el agua acabaría abriéndose paso a través de otro sitio, por los laterales de la barrera por ejemplo, cosa que no interesaba. También existía el problema del envejecimiento, puesto que los precipitados que se forman por las reacciones químicas, junto a las partículas sólidas en suspensión, «podían acumularse en la barrera y bloquear el paso de el agua».
  material barrera
Aspecto de la magnesia cáustica producida por Magnesitas Navarras S.A. y utilizada en las pruebas.
  

Un material basado en óxido de magnesio
Tras diferentes ensayos en laboratorio, los investigadores hallaron que la composición idónea para el material del sistema descontaminante es un primer filtro de grava de carbonato cálcico y materia orgánica (estiércoles, restos vegetales) y un segundo filtro de grava con magnesia cáustica. El primer filtro elimina acidez y parte de los metales, pero es gracias al principal componente de la magnesia cáustica, el óxido de magnesio, que se acelera el proceso de descontaminación.

«En el agua, el óxido de magnesio da lugar a hidróxido de magnesio», detalla Carles Ayora. «El hidróxido de magnesio neutraliza la acidez, incrementa el pH del agua contaminada y, entonces, reacciona con los metales, que precipitan y quedan retenidos en la barrera en forma de pequeños cristales». El material optimiza y acelera mucho la reacción de los metales, hasta el punto que puede limpiar agua con altas concentraciones de metales (hasta 100 mg por litro).

Este sistema para extraer metales de aguas subterráneas es de bajo coste y no tiene un impacto ambiental negativo

 

Para mantener la porosidad del filtro se incorporó graba de sílice o de carbonato cálcico, y se rebajó la cantidad de óxido de magnesio. «De esta forma se baja la eficacia de la barrera, pero a cambio dura más años». En cualquier caso, añade Carles Ayora, la capacidad de descontaminación es suficiente para los niveles de concentraciones que normalmente se pueden encontrar.

Este proceso de descontaminación se puede aplicar en barreras subterráneas, pero también en balsas, columnas o canales que intercepten el paso del agua. Tiene la ventaja de un bajo coste, que no requiere energía (el agua fluye de forma natural) y que se camufla e integra perfectamente en el entorno, sin provocar un impacto ambiental negativo ni romper el equilibrio del ecosistema.

 

 

 

 

Barrera en Aznalcóllar y futuras balsas en Huelva

La primera barrera de este tipo fue probada en las minas de Aznalcóllar, una zanja de 120 metros de largo por 1,50 de ancho que rellenaron con el material que actúa de filtro y que interceptaba el paso del agua subterránea. Sistemas similares se han aplicado en Canadá y en Inglaterra, si bien con otras composiciones en el material y también en forma de balsas de infiltración, con el material «filtrador» en el fondo, a través del cual se filtra el agua.

Entre los proyectos inmediatos, los investigadores tienen previsto para este año la construcción de unas balsas en Huelva, en un proyecto financiado por la Junta de Andalucía y el Ministerio de Ciencia y Tecnología, y que cuenta con el trabajo conjunto de los investigadores del Instituto Jaume Almera, los ingenieros de la Universidad Politécnica de Cataluña y los especialistas del Instituto Geológico y Minero Español.

Aunque las balsas no siempre son el mejor sistema en países mediterráneos - «el régimen hídrico no es regular, hay riesgo de que se seque la balsa o de que haya demasiadas trombas de agua que arrastrarían los contaminantes retenidos», detalla Carles Ayora- en el proyecto de Huelva están planteando un tipo de balsa diferente de las de los países nórdicos, para la cual la aportación de los ingenieros es fundamental.

La balsa tendrá desnivel para que el agua entre por debajo (a través del suelo que contendrá el material «filtrador», gravas y plantas) y salga por arriba. De esta forma, «si viene una época de estiaje no se secará sino que, simplemente, el agua no entrará y no circulará».

 

 

 

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