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1980) de las aguas de la mina de ENUSA.
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pésimas en relación a los procesos de
formación y oxidación de sulfuros y sus
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Figura 35.- Relación entre la Conductividad eléctrica y la
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Tabla 13.- Datos de los elementos catiónicos que aparecen normalmente
en las aguas.
Tabla 14.- Datos de los elementos tóxicos existentes en las aguas.
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aguas de la mina de ENUSA considerando formas de cao...
Tabla 15.- Especies de
mayor actividad en
las aguas pésimas del
complejo de ENUSA.
Tabla 12.- Especies estables y metaestables de Fe que pueden formarse a
partir de las aguas pésimas estudiadas.
Tabla 2.- Datos
Analíticos de la Planta
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Uranio de ENUSA
(Saelices el Chico.
12/04/2013).
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condiciones muy reductoras (campo negro)
oxidándose a sulfatos en las demás
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2S2Fe + 7O2 + 2H2O = 2Fe+2 + 4SO4
= + 4H+
Fe+2 + 3H2O = 3Fe(OH)3 + 3H+
S2Fe + 14Fe+3 + 8H2O = 15Fe+2 + 2SO4
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Figura 54.- Variación de la necesidad de cal para neutralizar la acidez
producida por oxidación de Sulfuros a través de un...
Figura 48.- Los procesos edáficos son el resultado de un conjunto de
interacciones entre la litosfera, la hidrosfera, la b...
Aprendiendo de los suelos
• Hay más de 300 grandes tipos de suelos en el mundo.
Cada uno tiene sus mecanismos de estabiliz...
Principales funciones del suelo, según el
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protección del
Suelo”.
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El papel del suelo (Estrategia
Europea de Protección del Suelo)
• La sostenibilidad de las funciones del suelo
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TECNOSOLES “A LA CARTA”
para la mina de Uranio de Saelices
• Incrementar la capacidad reductora de los sistemas.
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Figura 53.- Los Tecnosoles se designan por el suelo al que se imita o por las propiedades
que le caracterizan. a) Tectonol...
1993
2009
Transformación de espacios degradados en áreas llenas de vida (TOURO).
Evolución del Humedal reactivo de Bama
4 Tecnosoles (hiperalcalino,hiperreductor, adsorbente aniónico y eutrofizante)
Porcentaje de reducción de la contaminación en
el Humedal reactivo de Bama con 4 tipos de
Tecnosoles.
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Mejora calidad del agua
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10-15 cm de espesor
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Cortas y taludes
Extendido de Tecnosoles
Suelos, aguas y ecosistemas recuperados en
cortas y taludes
Tecnosoles
(6 años)
Vegetación
Andosol
aluándico
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Tecnosol eutrófico y T. silándico
6 años.
Fertilidad, biodiversi...
Taludes con y sin Tecnosoles
Taludes con Tecnosoles
(parte superior)
y con tierra vegetal
(parte inferior)
Algunos Tecnosoles a imagen de los
suelos naturales de mayor eficiencia en
el secuestro de C
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Ensayo de revegetación con Tecnosoles
neutralizantes de acidez
en talud vertical de la A8
“Tecnosoles a la carta y a imagen de suelos naturales”
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Algunos trabajos sobre Tecnosoles
• MACIAS, F.; CALVO DE ANTA, R.; RODRIGUEZ LADO, L.; VERDE, R.; PENA, X.; CAMPS, M. 2004...
Tecnosoles y humedales reactivos para la recuperación de suelos, aguas y ecosistemas en la mina de uranio de Saelices (...
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Tecnosoles y humedales reactivos para la recuperación de suelos, aguas y ecosistemas en la mina de uranio de Saelices (Salamanca), por Felipe Macías

XXXI Jornadas Nacionales sobre Energía y Educación: Energía y Medio Ambiente. 12 y 13 de septiembre de 2014. Organizadas por Foro Nuclear.
Published on: Mar 4, 2016
Published in: Environment      
Source: www.slideshare.net


Transcripts - Tecnosoles y humedales reactivos para la recuperación de suelos, aguas y ecosistemas en la mina de uranio de Saelices (Salamanca), por Felipe Macías

  • 1. Felipe Macías(1), F. Macías-García(3), M. Bao(2), (1).- Laboratorio de Tecnología Ambiental. Instituto de Investigaciones Tecnológicas. USC (2).- Dpto. Ingeniería Química. USC. (3).- Centro de Valorización Ambiental del Norte felipe.macias.vazquez@usc.es TECNOSOLES Y HUMEDALES REACTIVOS PARA LA RECUPERACION DE SUELOS, AGUAS Y ECOSISTEMAS EN LA MINA DE URANIO DE SAELICES (SALAMANCA)
  • 2. Figura 29.- Aspecto y detalle de aguas hiperácidas y ferruginosas en las que se está produciendo la precipitación de sulfatos, hidroxisulfatos e hidróxidos de Fe.
  • 3. Figura 14.- Aspecto de los suelos de escombreras con aporte de material derivado de suelos derivados de pizarras. Se aprecia la fuerte distrofia que origina un bajo crecimiento vegetativo y una fuerte erosión de los materiales.
  • 4. Figura 19.- Dique seleccionado para el ensayo de Humedal reactivo con Tecnosoles. Se aprecia la existencia de material arrastrado por las aguas y la coloración verdosa de las aguas que se debe a la transparencia de las mismas y a la presencia de abundantes algas clorofíceas, filamentosas, resistentes a la acidez.
  • 5. Figura 23.- Aspecto de las algas clorofíceas filamentosas resistentes a la acidez. Realizan procesos de fitorremediación captando metales hasta que se saturan y necrosan.
  • 6. Figura 24.- La presencia de catalizadores bacterianos (arqueobacterias) que intervienen en los procesos de oxidación de sulfuros, actuando tanto sobre los procesos redox que afectan al S como sobre el Fe, es claramente apreciable por las películas (biofilms) e irisaciones existentes en la superficie de las aguas que recuerdan a un derrame de hidrocarburos.
  • 7. Aguas hiperácidas con extremófilos. Arqueobacterias y Algas clorofíceas resistentes a la acidez con precipitados de hidroxisulfatos e hidróxidos de Fe
  • 8. Figura 30.- Las condiciones Eh-pH de las aguas pésimas (puntos azules) se encuentran en la parte más ácida y oxidante de las condiciones existentes en los suelos y sistemas biogeoquímicos superficiales que corresponden a suelos hiperácidos o a suelos muy ácidos. En verde envolvente de las condiciones Eh- pH de los suelos según Camps et al (2008). Las condiciones más adecuadas para el crecimiento vegetativo serían las correspondientes los suelos en el entorno de la neutralidad.
  • 9. Figura 41.- Diagrama de barreras geoquímicas (Chesworth y Macías, 1980) de las aguas de la mina de ENUSA.
  • 10. Figura 33.- Condiciones Eh-pH de las aguas pésimas en relación a los procesos de formación y oxidación de sulfuros y sus minerales derivados en condiciones hiperácidas e hiperoxidantes. La línea seguida por los sulfuros en la mina de Saelices es la peor posible (b) con estabilidad de minerales de tipo sulfato e hidroxisulfato de Fe. La línea ideal (b) permite la oxidación manteniendo el pH. Todo lo que sean actuaciones preventivas que refuerzen la Carga crítica de acidez (Capacidad de neutralización de ácidos) y eviten la presencia de Fe+3 son positivas, pero eso exige una intervención lo más rápida posible o tener la suerte de que existan materiales con alta capacidad amortiguadora en el sistema de alteración.
  • 11. Figura 35.- Relación entre la Conductividad eléctrica y la concentración de sulfatos.
  • 12. Tabla 13.- Datos de los elementos catiónicos que aparecen normalmente en las aguas.
  • 13. Tabla 14.- Datos de los elementos tóxicos existentes en las aguas.
  • 14. Figura 40.- Diagrama de estabilidad del sistema SiO2-Al2O3-H2O de las aguas de la mina de ENUSA considerando formas de caolinita de diferente grado de orden.
  • 15. Tabla 15.- Especies de mayor actividad en las aguas pésimas del complejo de ENUSA.
  • 16. Tabla 12.- Especies estables y metaestables de Fe que pueden formarse a partir de las aguas pésimas estudiadas.
  • 17. Tabla 2.- Datos Analíticos de la Planta de Extracción y Concentración de Uranio de ENUSA (Saelices el Chico. 12/04/2013). Laboratorio de Aguas. Comisaría de Aguas del Duero. (Se señalan en rojo los valores más problemáticos y en amarillo los que superan umbrales admisibles pero con un riesgo menor).
  • 18. Figura 43.- Los sulfuros sólo son estables en condiciones muy reductoras (campo negro) oxidándose a sulfatos en las demás condiciones. La oxidación de sulfuros puede dirigirse hacia medios hiperacidificantes, con formación de jarositas y otros sulfatos, liberación de metales y metaloides acompañantes donde solo persisten sistemas bióticos con extremófilos. Esta es la línea de evolución pésima (b) o bien pueden mantenerse las condiciones Eh-pH dentro del campo en que son posibles la mayor parte de los usos de los recursos edáficos e hídricos e incluso puede haber sistemas en los que no se produce un cambio de pH durante el proceso de oxidación. Esta es la línea evolutiva óptima (a). Por supuesto, pueden producirse todas las situaciones intermedias, pero el objetivo debe ser acercarse, lo más posible, a esta última.
  • 19. 2S2Fe + 7O2 + 2H2O = 2Fe+2 + 4SO4 = + 4H+ Fe+2 + 3H2O = 3Fe(OH)3 + 3H+ S2Fe + 14Fe+3 + 8H2O = 15Fe+2 + 2SO4 = + 16H+
  • 20. Figura 54.- Variación de la necesidad de cal para neutralizar la acidez producida por oxidación de Sulfuros a través de un mecanismo de oxidación con O2 como aceptor de electrones (a), o en una oxidación por Fe+3 con una producción de 16 mol de H+ por mol de pirita oxidada (b). Para un mismo valor del contenido de S pirítico la necesidad de cal varía fuertemente.
  • 21. Figura 48.- Los procesos edáficos son el resultado de un conjunto de interacciones entre la litosfera, la hidrosfera, la biosfera y la atmósfera, siendo el tiempo la única variable independiente, en la formación del suelo (Chesworth, 1992).
  • 22. Aprendiendo de los suelos • Hay más de 300 grandes tipos de suelos en el mundo. Cada uno tiene sus mecanismos de estabilización de la materia orgánica. • Para cada condición climática y material de partida existen tipos de suelos con mayor contenido de materia orgánica y de mayor estabilidad. • Los suelos pueden servir de modelo para aprender a estabilizar la materia orgánica de los residuos durante períodos largos . Solo tenemos que aprender sus mecanismos de estabilización del C y aplicarlos en la gestión de los residuos.
  • 23. Principales funciones del suelo, según el documento “Hacia una estrategia temática para la protección del Suelo”. • Producción de alimentos y biomasa. • Capacidad de almacenamiento, filtración y transformación de sustancias. • Funcionamiento del suelo como un medio de vida con una gran reserva genética. • Sustrato básico en el que se realizan y han realizado la mayoría de las actividades humanas, con lo que se convierte tanto en un elemento de paisaje como en un archivo de la historia cultural. • Suministro de materiales recursos para la humanidad.
  • 24. El papel del suelo (Estrategia Europea de Protección del Suelo) • La sostenibilidad de las funciones del suelo permite la sostenibilidad de los ecosistemas, el mantenimiento de la calidad del agua y del aire y la satisfacción de las necesidades humanas en producción de alimentos y fibras, materia primas y agua, así como el mantenimiento de la actividad biológica y la biodiversidad.
  • 25. TECNOSOLES “A LA CARTA” para la mina de Uranio de Saelices • Incrementar la capacidad reductora de los sistemas. Tecnosoles hiperreductores. • Incementar la Capacidad de Neutralización de Ácidos. Tecnosoles alcalinos, de alta Capacidad tampón y baja solubilidad. Tecnosoles ándicos, • Incrementar la adsorción de sulfatos. Tecnosoles andicos. (Inmovilización y retirada). • Incrementar la actividad biológica y la resistencia frente a la erosión. Incremento de las condiciones de biostaxia. Tecnosoles eutrofizantes.
  • 26. Figura 50.- Algunos suelos naturales que pueden servir de modelo para los Tecnosoles. A) Umbrisol ali-húmico de Galícia; b) Ferralsol húmico de Minas Gerais, c) Mollisol calcárico de los Pirineos.
  • 27. Figura 52.- Elaborando Tecnosoles “a la carta” y a imagen de suelos naturales.
  • 28. Figura 53.- Los Tecnosoles se designan por el suelo al que se imita o por las propiedades que le caracterizan. a) Tectonol alu-ándico; b) Tecnosol silándico; c) Tecnosol sambaquií d) Tecnosol silándico y Tecnosol eutrófico asociados.
  • 29. 1993 2009 Transformación de espacios degradados en áreas llenas de vida (TOURO).
  • 30. Evolución del Humedal reactivo de Bama 4 Tecnosoles (hiperalcalino,hiperreductor, adsorbente aniónico y eutrofizante)
  • 31. Porcentaje de reducción de la contaminación en el Humedal reactivo de Bama con 4 tipos de Tecnosoles. • Contaminante eliminado de las aguas • (% eliminado) • H+ 99,99 • CE 38,20 • SO4 = 63,70 • Al 99,78 • Fe 99,86 • Cu 81,65 • Mn 91,87 • Ni 88,89 • Zn 97,10 • Cd 74,76
  • 32. Tecnosol. alcalino Tecnosol redúctico Tecnosol impermeable Tecnosol nutriente Aguas hiperácidas Tecnosol nutriente Transformación de espacios degradados en áreas llenas de vida (TOURO).
  • 33. Efecto de los Tecnosoles de Galicia sobre las cianobacterias del lago Ypacaraí tras una semana de contacto con las aguas del limnocorral experimental en las mismas condiciones climáticas que las aguas del lago. Especie de cianobacteria Fecha muestreo (superficie) Reducción del crecimiento de cianobacterias en una semana 16/01/2013 23/01/2013 células/ml células/ml % Cylindrospermopsis raciborskii 155367 3390 97.82 Anabaena spiroides 11638 10395 10.68 Chroococcus turgidus 10904 0 100 Aphanocapsa sp. 5650 2260 60.00 Anabaena affinis 2938 0 100 Aphanocapsa delicatissima 11299 0 100 Microcystis aeruginosa 98870 11299 88.57 Merismopedia tenuissima 678 0 100 Microcystis flos-aquae 11299 0 100 TOTAL CIANOBACTERIAS 308643 27345 93.08
  • 34. 92,81% 96,40% 97,12% 95,68% 97,48% 98,99% 98,49% 89,00% 90,00% 91,00% 92,00% 93,00% 94,00% 95,00% 96,00% 97,00% 98,00% 99,00% 100,00% 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 %Retención Concentración aportada de P (mg/L) Disolución P Retenido en % a diferentes concentraciones aportadas Tecnosoles adecuados pueden retirar fosfatos de aguas eutrofizadas
  • 35. Tecnosol silandico Permite vegetación Mejora calidad del agua Producción baja
  • 36. Tecnosol eutrófico y T. silándico 5 años Perdiz, conejo, liebre, zorro,..
  • 37. Z Tecnosol de residuos del cultivo de mejillón. Producción media 3200 kg/ha de colza. 10-15 cm de espesor 4 meses de tiempo de transformación
  • 38. Cortas y taludes
  • 39. Extendido de Tecnosoles
  • 40. Suelos, aguas y ecosistemas recuperados en cortas y taludes
  • 41. Tecnosoles (6 años) Vegetación Andosol aluándico (9 años) Tecnosol eutrófico y T. silándico 6 años. Fertilidad, biodiversidad, Perdiz, conejo, liebre, zorro,..
  • 42. Taludes con y sin Tecnosoles
  • 43. Taludes con Tecnosoles (parte superior) y con tierra vegetal (parte inferior)
  • 44. Algunos Tecnosoles a imagen de los suelos naturales de mayor eficiencia en el secuestro de C • Tecnosol chernozémico • Tecnosol spódico • Tecnosol Tierra negra andaluza • Tecnosol masivo • Tecnosol drenante • Tecnosol fúngico…
  • 45. Ensayo de revegetación con Tecnosoles neutralizantes de acidez en talud vertical de la A8
  • 46. “Tecnosoles a la carta y a imagen de suelos naturales” para soluciones ambientales basadas en los conocimientos de la Ciencia del Suelo. • Tecnosoles antieutrofizantes, eutrofizantes, eutróficos, dístricos, hiperdístricos, acidificantes, alcalinizantes, hiperalcalinos, reductores, aceptores de electrones, adsorbente y eliminador de cianuros, benzotioazol, lindano, hidrocarburos, TNT, explosivos, activadores de gunita, adsorbente e inmovilizador de As, P y metales pesados, etc... • Tecnosol Terra preta y Terra mulata con C recalcitrante, alta capacidad de retención de agua y capacidad de cambio de cationes • Tecnosol … • Tecnosoles en rotondas, zonas ajardinadas, bordes de carreteras y viales, canteras, minas, • Tecnosoles en humedales reactivos que depuran aguas de túneles, autopistas, aguas industriales,…
  • 47. Algunos trabajos sobre Tecnosoles • MACIAS, F.; CALVO DE ANTA, R.; RODRIGUEZ LADO, L.; VERDE, R.; PENA, X.; CAMPS, M. 2004. El sumidero de Carbono de los suelos de Galicia. Edafología, 11-3, 341-376. • MACIAS, F.; CAMPS, M.; RODRIGUEZ LADO, L. 2005. Alternativas de secuestro de carbono orgánico en suelos y biomasa de Galicia. Recursos Rurais, 1, 71-85 • CAMPS ARBESTAIN, M., Z. MADINABEITIA, M. ANZA, F. MACÍAS-GARCÍA, S. VIRGEL, F. MACÍAS. 2008. Extractability and leachability of heavy metals in Technosols prepared from mixtures of unconsolidated mixtures. Waste Management. 28, 2653-2666. • CAMPS, M.; MADINABEITIA, Z.; IBARGOITIA, M.L.; GIL, M.V.; VIRGEL, S.; MORAN, A.; CALVELO, R.; MACIAS, F. 2009. Organic carbon stabilization in Technosols elaborated from mixtures of unconsolidated wastes. Waste Management. 29: 2931-2938 • EGIARTE, G., CORTI, G., PINTO, M., AROSTEGUI, J, MACIAS, F., RUIZ-ROMERO, E., CAMPS ARBESTAIN, M. • 2008. Fractionation of Cu, Pb, Cr and Zn in a Soil column atended with anaerobic municipal sewage sludge. Water, Air and Soil Pollution (. DOU 10,1007/s11270-008-9832-7 • YAO, F. X., MACIAS, F., VIRGEL, S.,BLANCO, F., JIANG, X., CAMPS ARBESTAIN, M. 2009. Chemical changes in heavy metals in the leachates from Technosols. Chemosphere, 77: 29-35. • YAO, F. X.; F. MACIAS; A. SANTESTEBAN; S. VIRGEL; F. BLANCO; X. JIANG; M. CAMPS ARBESTAIN. 2009. Influence of the acid buffering capacity of different types of Technosols on the Chemistry of their Leachates. Chemosphere 74, 250-258.

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