“¿Por qué la minería?” Es una pregunta que suele hacerse la gente cuando se entera de que soy un experto en tratamiento de agua centrado en este sector. Mi respuesta suele ser larga y entusiasta, pero el meollo de mi respuesta es este: el sector minero es tan innovador como parece. De hecho, este sector suele estar a la vanguardia del desarrollo tecnológico. El tratamiento del agua de las minas está años (a menudo incluso una década o más) por delante del tratamiento del agua municipal o del tratamiento en sectores como la agricultura y la producción de alimentos. Esto se debe, en parte, al régimen regulatorio cada vez mayor que se aplica a la calidad del agua de las minas en Canadá. Los requisitos regulatorios significan que el sector minero siempre está bajo presión para desarrollar y perfeccionar tecnologías para garantizar el cumplimiento y encontrar nuevas formas de reducir los contaminantes existentes a niveles más bajos de lo que actualmente es posible. Además, a medida que la ciencia avanza y aumenta el conocimiento sobre la toxicología y la bioacumulación, hay nuevos elementos y compuestos que entran en escrutinio para su tratamiento. En consecuencia, evaluamos continuamente cómo las tecnologías existentes pueden funcionar para tratar “nuevos” problemas para los cuales no fueron diseñadas originalmente. Los complejos desafíos que enfrenta este sector y la correspondiente innovación con la que siempre responde a esos desafíos hacen de este un sector dinámico y divertido del que formar parte.
Entonces, ¿cuáles son algunos de los aspectos clave del tratamiento del agua de mina que impulsan esta innovación en el avance y desarrollo tecnológico?
EL PROBLEMA: Contaminación del agua en la minería
Las operaciones mineras inevitablemente interactúan con el agua de múltiples maneras, lo que genera una posible contaminación. Aquí están las principales fuentes:
> Agua de proceso: El agua se utiliza en los procesos de molienda y extracción. Esta agua normalmente termina en un estanque de relaves antes de ser tratada y liberada. Las minas a menudo realizan un tratamiento parcial en estas aguas antes de que ingresen a un estanque de relaves, abordando contaminantes como el cianuro o los sulfuros.
> Instalaciones de almacenamiento de rocas: tanto el almacenamiento de minerales como el de rocas subeconómicos pueden provocar contaminación. La lluvia y la nieve lixivian minerales de estas rocas, provocando a veces oxidación y acidificación.
> Paredes expuestas de pozos y minas subterráneas: Las superficies rocosas recién expuestas en pozos o minas subterráneas pueden lixiviarse y oxidarse, contribuyendo a la contaminación del agua.
> Actividades de voladuras: Los explosivos utilizados en la minería contienen amoníaco y nitrato, que pueden contaminar el agua cuando interactúan con la roca.
> Escorrentía de infraestructura: a diferencia de los municipios, las minas deben tratar toda la escorrentía de agua de caminos, estacionamientos y áreas de depósito.
> Campamentos mineros e infraestructura del personal: el agua utilizada en los campamentos, incluida el agua potable y las aguas residuales, también requiere tratamiento.
LA SOLUCIÓN: Tratamiento avanzado del agua
En términos más simples, las necesidades de tratamiento se determinan comparando la calidad del agua prevista para la descarga con la calidad del agua real. Si algún componente excede el objetivo, entonces es candidato para tratamiento. En Canadá, el Consejo Canadiense de Ministros de Medio Ambiente (CCME) proporciona las Directrices Canadienses de Calidad Ambiental (CEQG), que se aplican después de una zona de mezcla específica. Además, directrices como las Regulaciones de Efluentes de Minería de Metales y Diamantes (MDMER) y las Regulaciones de Efluentes de Minería de Carbón (CMER) se aplican a la descarga del “final de la tubería”. También podrán aplicarse criterios provinciales.
La minería suele ocurrir en lugares altamente mineralizados. Si el área mineralizada está cerca de la superficie, entonces la calidad del agua a veces puede elevarse naturalmente en metales y otros elementos. Es común que el agua en áreas mineralizadas exceda naturalmente las pautas federales y provinciales específicas. En tales casos, necesitamos desarrollar directrices específicas para el sitio para proteger el medio ambiente teniendo en cuenta las concentraciones naturales.
Por qué se destaca la minería
En Canadá, la minería cumple con regulaciones de calidad del agua más estrictas que la mayoría de los demás sectores, incluidos la agricultura, la silvicultura y los municipios. Por ejemplo, las minas deben tratar el agua de contacto a niveles mucho más limpios que los que los municipios tratan de las aguas residuales antes de descargarlas. También suelen necesitar recolectar, analizar y tratar el agua de las carreteras y estacionamientos, algo que los municipios generalmente no hacen. Este entorno regulatorio riguroso impulsa la innovación, empujando a las empresas mineras a desarrollar e implementar tecnologías avanzadas de tratamiento de agua.
¿Cómo se trata el agua?
Las diferentes jurisdicciones utilizan diversas orientaciones sobre cómo desarrollar objetivos específicos para cada sitio e identificar candidatos a tratamiento. Por ejemplo, en Columbia Británica, si se prevé que un componente supere el 80% de la concentración regulada objetivo, se marca para su análisis mediante un proceso de “Mejor tecnología alcanzable (BAT)”. Este proceso ayuda a identificar enfoques de tratamiento o mitigación adecuados para el contaminante potencial.
Existen dos métodos principales para el tratamiento del agua: Trasvases y transformaciones.
Transferencias : Las transferencias mueven contaminantes de un lugar a otro sin cambiar su forma. Ejemplos de transferencias comúnmente utilizadas son la separación por membrana, la ultrafiltración y la ósmosis inversa. Las transferencias son efectivas pero requieren un plan para eliminar los contaminantes concentrados para evitar la recontaminación. A menos que puedas combinarlo con una transformación, tendrás que gestionar la eliminación. Los componentes no han cambiado de forma, sólo han cambiado de ubicación, por lo que se requiere un plan de eliminación para eliminar el riesgo de recontaminación. No todos los constituyentes se comportan de la misma manera ni pueden tratarse con las mismas transformaciones. Es necesario conocer las propiedades del constituyente y las condiciones necesarias para sufrir la transformación que se pretende.
Transformaciones : Las transformaciones cambian las propiedades fundamentales de los contaminantes mediante reacciones químicas o biológicas. Las transformaciones pueden hacer que los contaminantes sean más estables y más fáciles de gestionar. Un ejemplo de una transformación comúnmente utilizada es la oxidación biológica de cianuro a amoníaco y luego a nitrato o la reducción de nitrato a gas nitrógeno (el gas más común en nuestra atmósfera).
Las transferencias y las transformaciones suelen ir juntas en el tratamiento del agua. Por ejemplo, los microbios pueden reducir el sulfato a sulfuro, que luego se une a metales como el cobre y el zinc para formar compuestos estables e insolubles que pueden filtrarse.
Liderando el camino en la innovación en el tratamiento del agua
La minería debe cumplir criterios de descarga más estrictos que otros sectores, lo que impulsa la innovación en el tratamiento del agua. Uno podría pensar que la cantidad de selenio que sale del sistema de tratamiento de aguas residuales hacia un río tendría regulaciones tan estrictas como las del selenio que sale de una mina. Este no es el caso. Sin embargo, esta presión está impulsando la innovación en el tratamiento del agua de las minas a un ritmo incomparable. En algunos casos, como en el caso del selenio, el sector minero también está avanzando en métodos analíticos de detección de contaminantes porque los métodos disponibles no eran lo suficientemente sensibles y precisos para cumplir sus directrices de forma reproducible. Esta necesidad de un tratamiento eficaz y de alta precisión ha llevado a la minería a la vanguardia de la tecnología de tratamiento de agua.
¿Cómo podemos hacerlo mejor?
La minería ya está liderando el camino en la tecnología de tratamiento de agua, pero siempre hay margen de mejora. Aquí hay algunas ideas:
> Celebrar los logros: dar a conocer prácticas y tecnologías avanzadas para amplificar el liderazgo del sector, fortalecer la confianza pública y permitir que otros sectores las adopten y mejoren los estándares que mantenemos para las minas en Canadá.
> Compartir la ciencia: continuar distribuyendo públicamente información basada en evidencia.
> Mejorar el control de fuentes: Más vale prevenir que curar. El tratamiento puede parecer más impresionante porque “soluciona” un problema, pero la prevención es aún mejor. Las minas continúan innovando en esta área junto con el tratamiento del agua.
> Descentralizar el tratamiento: utilizar la cogestión o la segregación para permitir un tratamiento localizado más eficaz. Esto también ayudará a facilitar el cierre de las minas.
> Descarbonizar el tratamiento del agua: Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) mediante el uso de tecnologías más nuevas que reemplazan los métodos tradicionales, como el tratamiento con cal.
> Acelerar la maduración tecnológica: Las evaluaciones de preparación tecnológica y los planes de maduración tecnológica agilizan el desarrollo de nuevas tecnologías. Facilitan la comunicación y la obtención de permisos, lo que hace que las tecnologías se implementen de forma más rápida y rentable.
Lo más destacado de la innovación: biorreactores de lecho de grava
Los biorreactores de lecho de grava (GBBR) son una tecnología conocida con varios nombres diferentes. A veces se les llama reactores de lecho de grava (GBR), biorreactores de lecho de roca (RBBR) o una variación similar. El autor desarrolló los primeros GBBR a gran escala de América del Norte para el tratamiento de metales y nitratos del agua de mina en una mina de Ontario. Actualmente hay dos GBBR operativas, de 2019 y 2020, respectivamente. Si bien muchas tecnologías se desvían por “investigaciones interesantes” que no se alinean con la comercialización de la tecnología, estos sistemas pasaron del nivel de preparación tecnológica (TRL) 6 al 8 en menos de dos años. Las pruebas incluyeron pruebas a escala de banco (laboratorio) y a escala de columna (climatizado fuera del sitio y en el sitio usando condiciones reales). Estas pruebas se planificaron para abordar específicamente los riesgos y las lagunas de información para avanzar en la tecnología. Este plan de maduración de tecnología (TMP) se centró en la maduración de la tecnología para su implementación y obtención de permisos, lo cual fue fundamental para su rápido éxito. Cada uno de estos GBBR trata aproximadamente 20.000 m 3 /día de agua de un estanque de relaves o de agua neutralizada de una reserva de rocas potencialmente generadoras de ácido. Los metales disueltos tratados pueden alcanzar hasta 3 mg/L de cobre o 4 mg/L de zinc, combinados con 10 a 30 mg/L de nitrato. El GBBR ha sido operado al lado de un sistema de lodos de baja densidad (LDS) convencional. El GBBR no solo superó al LDS en el tratamiento de metales debido a los complejos de metal-cianuro que solo el GBBR podía tratar, sino que también realizó el tratamiento con nitratos en el mismo paso. Estos ahorros de costes son significativos, pero también pueden generar una disminución de aproximadamente 2.000 t/año en las emisiones de GEI en comparación con el tratamiento LDS convencional. Los mBio GBBR se encuentran ahora en un TRL-8 para muchos componentes, como nitrato, cobre y zinc. Maven Water & Environment está ampliando la implementación de sus sistemas mBio en todo Canadá y para una gama más amplia de electores.
Conclusión
El tratamiento del agua es una parte compleja y crucial de la industria minera. Requiere una consideración específica del sitio y no existe una solución única para todos. Esto, y las estrictas directrices que se están imponiendo al sector, han colocado a la minería a la vanguardia del liderazgo en tratamiento de agua. Comprender los conceptos básicos de las fuentes de contaminación, las necesidades de tratamiento y los métodos de tratamiento puede ayudarnos a apreciar la innovación que impulsa este sector. Con avances continuos y un enfoque en la mejora continua, la industria minera ha establecido un estándar para el tratamiento del agua que otros sectores pueden seguir.
Dr. Monique Simair es un líder reconocido mundialmente en tratamiento de agua pasivo y semipasivo para el sector minero, incluidos biorreactores, humedales artificiales, tratamiento in situ y métodos de control de fuentes contaminantes. Es la fundadora y directora ejecutiva de Maven Water & Environment (www.mavenwe.com) y puede ser contactada en monique@mavenwe.com.
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