GUIA 2 (Aplicacion Sustentable de Acondicionadores)

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Fitoestabilización de Depósitos de Relaves en Chile Guía N° 2: Aplicación Sustentable de Acondicionadores

CLAUDIA SANTIBÁÑEZ Centro de Investigación Minera y Metalúrgica ROSANNA GINOCCHIO Centro de Investigación Minera y Metalúrgica SALLY BROWN Washington University, Seattle, USA

INIA Ministerio de Agricultura

Centro de Investigación Minera y Metalúrgica, CIMM Instituto de Investigaciones Agropecuarias, INIA Fitoestabilización de Depósitos de Relaves en Chile Guía N° 2: Aplicación Sustentable de Acondicionadores N° de Inscripción: 171.924 ISBN Obra Completa: 978-956-7226-09-2 ISBN Volumen 2: 978-956-7226-11-5 Enero de 2011 Diseño e impresión: Andros Impresores www.androsimpresores.cl

Centro de Investigación Minera y Metalúrgica, CIMM Instituto de Investigaciones Agropecuarias, INIA Fitoestabilización de Depósitos de Relaves en Chile Guía N° 2: Aplicación Sustentable de Acondicionadores N° de Inscripción: 171.924 ISBN Obra Completa: 978-956-7226-09-2 ISBN Volumen 2: 978-956-7226-11-5 Enero de 2011 Diseño e impresión: Andros Impresores www.androsimpresores.cl

Aquí donde la tierra se destierra, destierra, donde el agua carece de sentido, donde el aire prefiere estar dormido y donde el fuego su pasión encierra. encierra.

Francisco Luis Bernández

EQUIPO PROFESIONAL

CIMM

INIA-Intihuasi

Elena Bustamante Luz María de la Fuente Yasna Yasna Silva Paola Urrestarazu

Jaime Cuevas Ismael Jiménez Pedro León-Lobos Sergio Silva

ENTIDADES ASOCIADAS

SERNAGEOMIN Ministerio de Minería

Prefacio|

stos documentos técnicos fueron generados a partir del proyecto Innova Chile de

E CORFO 04CR9IXD-01, titulado Uso de recursos fitogenéticos nativos para la fitoesta- bilización de depósitos de relaves en la Región de Coquimbo . El proyecto fue generado

y liderado por la Unidad de Fitotoxicidad y Fitorremediación del Centro de Investigación Minera y Metalúrgica (CIMM) y coejecutado por el Centro Regional Intihuasi del Instituto

de Investigaciones Agropecuarias (INIA).

Los documentos constituyen un aporte pionero y único para el país, entregando directrices prácticas para la aplicación de una tecnología sistematizada y validada para la adecuada y efectiva estabilización física, química y biológica de depósitos de relaves postoperativos y abandonados presentes en la zona norte-centro del país, como es la fitoestabilización. Cada una de las guías contenidas en esta obra es una entidad única que puede ser consultada en forma independiente, pero todas ellas se complementan para entregar la información fundamental y necesaria para la aplicación de la tecnología

de fitoestabilización en depósitos de relaves postoperativos y abandonados del país.

Es importante destacar que los principios generales de esta tecnología también pueden ser aplicados a otros desechos mineros masivos, como botaderos de estériles y pilas de lixiviación, y a suelos contaminados con metales y metaloides, como los impactados por

operaciones históricas de fundición de minerales. Sin embargo, ésta debe ser adaptada a las particularidades de estos sustratos.

La adecuada implementación de esta tecnología contribuirá a proteger la salud humana

y el medio ambiente, al reducir las vías de exposición a los metales y metaloides contenidos en los desechos mineros masivos, además de permitir a las empresas mineras dar cabal cumplimiento a las nuevas regulaciones relacionadas con el cierre de faenas mineras. A su vez, esta tecnología permitirá la rehabilitación de las áreas perturbadas, revitalizándolas y permitiendo usos posteriores. Finalmente, los editores de esta obra quieren destacar y agradecer en forma especial el importante apoyo de Anglo American y de sus profesionales, tanto en el proceso de desarrollo y de validación de la tecnología de estabilización a la realidad nacional como

en la impresión de estos documentos. El interés de Anglo American por colaborar y

apoyar este tipo de iniciativas ratifican el compromiso de esta compañía por desarrollar sus operaciones y la totalidad de las etapas de gestión siguiendo los más altos estándares

ambientales, tanto internacionales como nacionales.

Tabla de Contenidos

1. INTRODUCCIÓN 2. RELAVES MINEROS Y ACONDICIONADORES

9 11

2.1. Tipos de acondicionadores de sustrato

13

2.2. Consideraciones públicas

14

2.3. Costos

18

2.4. Dosis de aplicación

18

3. ACONDICIONADORES ORGÁNICOS

21

3.1. Importancia de los acondicionadores orgánicos

23

3.2. Efecto sobre las propiedades físicas de los relaves

23

3.3. Efecto sobre las propiedades químicas de los relaves

23

3.4. Efecto sobre las propiedades biológicas de los relaves

24

3.5. Acondicionadores orgánicos y fertilizantes

25

3.6. Acondicionadores orgánicos disponibles en la zona norte-centro de Chile

26

4. ACONDICIONADORES INORGÁNICOS

4.1. Acondicionadores inorgánicos disponibles en la zona norte-centro de Chile

29 30

5. INDICADORES DE EVALUACIÓN DEL ACONDICIONAMIENTO

35

5.1. Importancia de verificar la actividad microbiana en los relaves acondicionados

35

6. RECOMENDACIONES GENERALES

41

BIBLIOGRAFÍA

43

CIMM - INIA-INTIHUASI

1| Introducción

os acondicionadores de sustrato son

L recursos de extraordinaria importancia para corregir y mejorar limitantes en las propiedades físicas, químicas y microbiológicas

de un determinado sustrato, tal como los relaves mineros, para permitir el establecimiento y el desarrollo de una cobertura vegetal permanente y autosustentable. De esta forma, su uso es indispensable para llevar a cabo con éxito programas de fitoestabilización de depósitos de relaves

mineros abandonados o postoperativos u otros desechos mineros masivos. Los acondicionadores de sustrato se obtienen a partir de diversos materiales orgánicos e inorgánicos, los cuales pueden utilizarse solos o en distintas mezclas y proporciones,

Los relaves generados por la minería constituyen un material inadecuado para el establecimiento y el crecimiento en el largo plazo de sistemas vegetales, debido a su textura fina y homogénea, la baja capacidad de infiltración, la alta escorrentía superficial,

la ausencia de nutrientes esenciales, el alto contenido de elementos tóxicos y la baja fertilidad biológica (ausencia de microorganismos que permitan el ciclado de la materia orgánica y de los nutrientes del suelo), entre otros. Todos estos factores limitantes deben ser corregidos simultáneamente a través de la aplicación de los acondicionadores de

sustrato más adecuados disponibles local-

las propiedades del sustrato que se quiere

mente y al menor costo posible. Para esto, es necesario identificar materiales susceptibles de ser utilizados como acondicionadores de relaves, que sean de bajo costo, idóneos para los fines buscados y que, de ser posible,

mejorar y del tipo de vegetación que se

se produzcan en forma constante y masiva

desea establecer. El uso inadecuado de los acondicionadores puede resultar no sólo en daño a la vegetación o un establecimiento ineficiente de la vegetación de interés, sino que también en impactos negativos sobre el medio ambiente, como un lavado exce-

dentro de la zona de emplazamiento del

dependiendo de sus potencialidades, de

sivo de nitratos a las napas subterráneas o a los cursos de agua superficiales. Por lo tanto, su aplicación debe equilibrar el establecimiento óptimo de una cobertura vegetal permanente con el mínimo impacto

ambiental.

depósito de relaves. El objetivo de esta guía metodológica es entregar los fundamentos básicos para utilizar racional y apropiadamente diversos residuos y/o materiales identificados como potenciales acondicionadores de relaves mineros de la zona norte-centro de Chile en programas de fitoestabilización autosustentables, pero sin provocar daños ambientales

secundarios.

9


2| Relaves Mineros y Acondicionadores

os relaves mineros corresponden a los desechos generados a partir del beneficio de minerales de cobre y de oro por flotación. El mineral finamente molido (< 10 mm) es mezclado con agua y reacti vos químicos que permiten la separación

L

de los minerales de interés. Los relaves generados son embancados en tranques artificiales, los que al completar su vida útil son abandonados. Sin embargo, una vez que el depósito deja de ser operativo éste se deshidrata por las condiciones

climáticas mediterráneas áridas y semiáridas imperantes en la zona norte-centro de Chile, dejando sólo el material particulado fino, también denominado relave (Figura 2.1). Los relaves no pueden ser considerados como suelos ya que sólo constituyen material particulado fino y homogéneo (arenas

Mejorar las propiedades físicas de los relaves, tales como aireación, infiltración,

•

retención de humedad y estabilidad de los agregados, entre otros. •

relaves tales como fertilidad, pH y capacidad de intercambio catiónico (CIC),

entre otros. Reducir la biodisponibilidad de los metales, mediante mecanismos de com-

•

plejación, adsorción y/o precipitación. Ser económicos, fáciles de manejar y

•

aplicar en terreno. •

•

y lamas), sin estructura, con ausencia de

permitan el ciclado de la materia orgánica y de los nutrientes del suelo). De esta forma, para poder introducir una cubierta vegetal funcional y autosustentable a través de pro-

gramas de fitoestabilización, es necesario incorporar acondicionadores de sustrato que permitan cumplir con los siguientes

requerimientos:

Encontrarse disponibles localmente, en cantidades suficientes o bien ser fáciles de producir. Ser compatibles con las especies vegetales seleccionadas para el programa de

fitoestabilización.

nutrientes esenciales, alto contenido de elementos tóxicos y casi nula actividad bio-

lógica (ausencia de microorganismos que

Mejorar las propiedades químicas de los

•

No deben provocar impactos ambientales

secundarios en el sitio donde se van a aplicar. Un programa de fitoestabilización adecuado

debe controlar simultáneamente todos los factores limitantes de los relaves (físicos, químicos y microbiológicos), de forma de lograr el establecimiento de coberturas vegetales funcionales y autosustentables

11

2| Fitoestabilización de Depósitos de Relaves en Chile – Guía N° 2: Aplicación Sustentable de Acondicionadores

Cubeta

Muro

TRANQUE OPERATIVO

Cubeta

Muro

TRANQUE POSTOPERATIVO Aguas claras

Relave fino (arcilla)

Relave grueso (arena)

Figura 2.1. Sección típica de un depósito de relaves en etapa operativa y uno en etapa postoperativa en condiciones climáticas de tipo Mediterráneas áridas y semiáridas.

en el largo plazo. Por ejemplo, el uso de acondicionadores como cal y fertilizantes químicos en programas de forestación de relaves mineros en Chile ha permitido neutralizar relaves ácidos y mejorar la condición nutricional de ellos en el corto plazo, pero han mostrado ser insuficientes para sustentar

12

el crecimiento de las plantas introducidas en el largo plazo debido a que no mejoran las características físicas de los relaves, no reducen la fitotoxicidad por metales biodisponibles y no restituyen la actividad microbiana indispensable para el reciclado de la hojarasca y la biomasa vegetal muerta


aportada por las plantas establecidas sobre

el depósito de relaves. 2.1. TIPOS DE ACONDICIONADORES DE

SUSTRATO Existen diversos acondicionadores de sustrato que pueden ser usados para mejorar las características físicas, quími-

cas y microbiológicas de los relaves. Los acondicionadores apropiados pueden ser orgánicos, inorgánicos o mezclas. Cuando

Adicionalmente, es esencial que los potenciales acondicionadores de sustrato sean

cuidadosamente caracterizados en cuanto a sus propiedades físicas, químicas y microbiológicas antes de ser usados. En las Tablas 2.1 y 2.2 se indican distintos tipos de limitaciones y las soluciones posibles. Si los acondicionadores disponibles localmente

no cumplen con todos los requerimientos anteriormente señalados, es recomendable aplicar simultáneamente dos o más acondicionadores de sustrato que presenten efectos

favorables complementarios.

se aplican en forma adecuada, los acondi-

cionadores de sustrato son benéficos para

La incorporación de los acondicionadores

eliminar las vías de exposición al reducir la

de sustrato tiene por objetivo lograr un balance adecuado e integral en los relaves, eliminando las limitaciones físicas, químicas

fitotoxicidad. Adicionalmente, permiten el restablecimiento de formaciones vegetales funcionales y autosustentables al restaurar la actividad microbiana del sustrato, balancear

el pH, incorporar materia orgánica (MO), aumentar la retención de agua y reducir la compactación, entre otros beneficios. Estos

sistemas rehabilitados permiten reducir la erosión de los relaves por el viento y la lluvia. Sin embargo, el uso adecuado de

los acondicionadores se basa en la caracterización apropiada de ellos y del sustrato

en el que serán aplicados. El tipo, mezcla y cantidad de acondicionadores de sustrato requeridos variarán de sitio en sitio, en respuesta a los factores limitantes específicos del relave de interés de fitoestabilizar y el tipo de vegetación a usar. Por ello, el primer paso y el más esencial de cualquier estrategia de acondicionamiento es la realización de una evaluación detallada de las condiciones sitio-específicas del relave y conocer el rango de condiciones apropiadas que se desea alcanzar para la introducción de las especies vegetales elegidas. También es importante considerar el uso posterior que se desea lograr con la fitoestabilización, para

y microbiológicas existentes. Por ejemplo, lograr un balance adecuado en las concentraciones de metales es esencial, dado que

muchos de los metales presentes pueden ser tóxicos en altas concentraciones. Sin embargo, reducir en exceso sus concentra-

ciones puede llevar a nuevos problemas; por ejemplo, las deficiencias de cinc (Zn), cobre (Cu), manganeso (Mn) y otros metales que son micronutrientes esenciales también pueden disminuir la fertilidad del suelo. Las

deficiencias en fósforo (P), nitrógeno (N) y potasio (K) limitan el crecimiento de las plantas, por lo que es fundamental mantener niveles suficientes de N, P y K disponibles para las especies de interés, en base a evaluaciones del suelo natural y de información

sobre los requerimientos nutricionales de las especies vegetales que se introducirán. Adicionalmente, relaciones adecuadas entre

el calcio (Ca) y el magnesio (Mg) y entre el carbono (C) y el N son requeridas por las plantas. Como regla, la relación C:N

debería estar en el rango 15-40:1, siendo

la elección de los acondicionadores y las

la relación óptima 20-30:1, mientras que la relación Ca:Mg ideal no es mayor de 20:1. Relaciones C:N mayores llevan a la inmovi-

estrategias de remediación más adecuadas.

lización del N en los microorganismos del

13


suelo, limitando su disponibilidad para las plantas. En el caso de las relaciones C:N más bajas, el N se encontrará en exceso, lo que puede llevar al lavado de N en el perfil del

suelo, con la consecuente contaminación de las napas subterráneas.

2.2. CONSIDERACIONES PÚBLICAS Se deben considerar al momento de la planificación e implementación de los programas de fitoestabilización aquellos temas relacionados con las comunidades que están cerca del sitio de interés y donde los

En los desechos mineros masivos, como los relaves, la presencia de metales es polimetálica. O sea, diversos metales generalmente coocurren, encontrándose algunos en concentraciones mayores que otros. Por

acondicionadores serán aplicados.

ejemplo, Cu, plomo (Pb) y Zn se encuen-

nales de la empresa en cuestión sobre los planes del proyecto y se debe solicitar y escuchar los comentarios y opiniones por

tran comúnmente en forma conjunta en los minerales sulfurados, pudiendo hallarse

también arsénico (As) y molibdeno (Mo). Por ello, la solución definida y aplicada debe ser integral para todos ellos. Algunas veces las soluciones pueden ser antagónicas o contrapuestas. En estos casos se debe

proceder con el objetivo básico de lograr un equilibrio global adecuado. Por ejemplo, un relave donde coocurren el Cu y As puede ser acondicionado con fosfato (P), lo que reduce la biodisponibilidad del Cu; sin

Consideración pública. Se debe considerar

una comunicación bidireccional; o sea, se debe comunicar e informar a los profesio-

parte de la comunidad sobre los planes del proyecto. Este punto es muy importante cuando el proyecto de fitoestabilización se llevará a cabo en terrenos privados, cuando el proyecto tiene un gran impacto en la comunidad, cuando la preocupación por la salud y el medio ambiente es alta, cuando los costos y la complejidad del proyecto son

altos y cuando el uso final del sitio es un tema de preocupación de la comunidad.

embargo, esto aumenta la solubilidad del As. En un caso como éste, si los niveles de

Olor. Las emisiones de olor pueden ser la

Cu son los más relevantes y los de As son relativamente bajos, entonces la solución

principal causa de insatisfacción o molestia pública para un proyecto de fitoestabilización con algunos tipos de acondicionadores

preferida sería la adición de P. Cuando las

concentraciones de ambos elementos son altas y por ende riesgosas, se debe optar por otra solución, tal como agregar óxidos

de hierro en forma de polvo fino, como ferridrita o compost de biosólidos con contenidos altos de hierro, los que son efectivos

para ambos elementos. La Tabla 2.3 enumera distintos acondicionadores de sustrato que se pueden encontrar dentro de la zona norte-centro del país,

orgánicos, tales como los biosólidos y los guanos. La selección de los acondicionadores de sustrato debería considerar el potencial de generación de olores de los materiales. El manejo de los olores debería ser un as-

pecto de alta consideración a lo largo de un proyecto de fitoestabilización cuando se usan acondicionadores de sustrato que generan olor. El manejo del olor puede incluir

el pretratamiento del material orgánico de forma de lograr una mayor estabilización

junto con su disponibilidad, usos, acepta-

(ej., compostaje, adición de zeolitas, etc.) o

ción pública, costos, ventajas y desventajas

un manejo in situ adecuado y planificado

generales.

según las condiciones sitio-específicas, tales

como evitar la aplicación en condiciones de vientos que favorezcan el transporte

14


Tabla 2.1 Tipos de problemas químicos, físicos y microbiológicos de los relaves que pueden ser mitigados con el uso de distintos acondicionadores de sustrato Limitación

Efecto

Solución

Alta concentración de metales (Al, Cu, Zn, Mn, Ni, Pb)

Fitotoxicidad y toxicidad para General: la microbiota. Aumentar el pH hasta neutralidad (7,0) con cal u otra fuente de Ca altamente soluble. Específica: – Cu, Ni, Zn, agregar MO, fosfato y/o adsorbentes (ej. óxidos de manganeso y hierro) – Pb: en ausencia de As aumentar el pH sobre 6,6; en presencia de As aumentar el pH a 5,5 o 6,5, agregar fosfato y óxido de hierro.

Alto contenido de As y/o Se

Toxicidad para el hombre y los Agregar MO y ajustar el pH a valores entre 5,5 animales. y 6,5.

Alto contenido de borato y molibdeno

Fitotoxicidad General: Molibdenosis en alteración de Acidificar a pH entre 5,5 y 6,0 la relación Cu:Mo Específica: (Cu:Mo > 2:1 para ganado y – Borato: agregar óxido de hierro > 5:1 para ovejas). – Molibdeno: agregar Cu si se altera la relación Cu:Mo.

Alto contenido de sulfato

Fitotoxicidad.

Acidez o pH bajo (< 5,5)

Fitotoxicidad y toxicidad para Agregar cal u otro acondicionador alcalino; agrela microbiota. gar MO.

Alcalinidad o alto pH (> 8,0)

Problemas nutricionales para Agregar un acondicionador ácido como ácido las plantas. sulfúrico o azufre, agregar MO.

Alta salinidad o conductividad eléctrica (CE)

Fitotoxicidad, estrés hídrico, desbalance en la absorción de nutrientes.

Alto contenido de sodio

Fitotoxicidad.

Alta agregación

Problemas de enraizamiento y Agregar MO y yeso (sulfato de calcio). de retención de agua.

Alta densidad

Problemas de enraizamiento y Agregar MO y arar a profundidad; incorporar dede infiltración. sechos mineros estériles gruesos (marinas o ripios de lixiviación) y MO.

Textura inadecuada

Problemas de retención de agua y de compactación.

Regar abundantemente el sustrato para lavar el exceso a las napas profundas.

Regar abundantemente con agua blanda o no salina. La incorporación de MO puede ayudar al mejorar el drenaje. Agregar algún material rico en Ca:Mg; agregar MO.

Modificar con suelo mineral, incorporar desechos mineros estériles (marinas o ripios de lixiviación) o agregar MO. Continúa en página siguiente

15


Continuación tabla 2.1

Limitación

Efecto

Solución

Alta proporción Ca:Mg (rango adecuado 20:1)

Deficiencia de Mg en las Agregar Mg. plantas.

Alta proporción C:N (rango adecuado 15-40:1)

Limita la disponibilidad de Agregar N o acondicionadores ricos en N (guanos, nitrato para las plantas y por biosólidos). ende el crecimiento.

Baja proporción C:N

Bajo contenido de MO

Alto contenido de P

Lixiviación de N.

Agregar carbono de celulosa (aserrín, chips de madera).

Carencia de macronutrientes Agregar un acondicionador rico en MO hasta y de un agente agregante e niveles cercanos al 5% (peso seco), cuidando la hidratante en el sustrato. proporción C:N de éste. Lixiviación de P; reduce la Agregar Al o Fe para acidificar el sustrato o Ca para fitodisponibilidad de Cu, Cd, que los sustratos alcalinos quelen el P. Zn, Pb.

Bajo contenido de N

Limita el crecimiento.

Agregar N (inorgánico u orgánico) o acondicionadores ricos en MO y alto N.

Bajo contenido de P


Agregar P o acondicionadores orgánicos ricos en P.

Deficiencia de Mn


Microbiota escasa

Agregar Mn o disminuir el pH bajo 6,0.

Limita la degradación de la MO Agregar una fuente natural de MO (guanos, com y el ciclado de nutrientes. post, biosólidos) o suelo de escarpe.

Tabla 2.2 Tipos de problemas microclimáticos y las soluciones posibles Limitación

Efecto

Solución

Excesiva temperatura del Limitación del establecimiento Agregar MO, colocar mallas para reducir la radiación sustrato y crecimiento. solar directa o establecer plantas pioneras nodrizas. Excesiva sequedad

Vientos intensos

16

Limitación del establecimiento Agregar MO, implementar un sistema de riego para las y crecimiento. etapas iniciales, seleccionar especies arbustivas/arbóreas con sistemas radicales profundos.

Eliminación de las semillas y desecación excesiva de las plantas.

Establecimiento de cortavientos (naturales o mecánicos), generar microtopografía, usar geles estabilizadores de superficie al momento de la siembra.


Tabla 2.3 Tipos de acondicionadores de relaves que pueden encontrarse en la zona norte-centro de Chile Acondicionador

Disponibilidad

Usos

Aceptación

Costo

Ventajas

Desventajas

Depende de la generación de olores, de la presencia de patógenos y de la percepción local.

Generalmente gratuitos; el costo se relaciona con su transporte y aplicación.

Multipropósito; altamente costo-efectivo; bien caracterizado; se favorece el reciclaje.

Percepción y preocupación pública; controlar dosificación por altos contenidos de N y alta CE; cumplimiento de regulaciones ambientales nacionales.

Bajo; costo adicional de transporte y aplicación.

Disponible en toda la IV Región y adecuada percepción pública.

Calidad variable y no caracterizados; pueden contener patógenos; uso no regulados.

ORGÁNICOS – Biosólidos

Media a baja; Fuente de nutrientes mayor disponibilidad y de MO; quelante de en áreas con plantas cationes metálicos; de tratamiento de aguas mejora la capacidad de retención de servidas domiciliarias. agua.

– Guanos

Alta y constante.

– Compost

Disponibilidad local; Fuente de nutrientes Alta. volúmenes limitados. y de MO.

Alto; costo adicio- Al t a pe rc ep ci ón nal de transporte y pública; producto aplicación. estable.

Usuarios múltiples y disponibilidad restringida a algunos sectores; alto costo; bajo contenido de N.

– Desechos agrícolas orgánicos (orujos y alperujos)

Disponibilidad local; volúmenes estacionalmente limitados.

Fuente de MO.

Alta.

Bajo; costo adicio- Alta percepción púnal de transporte y blica; se favorece el aplicación. reciclaje.

Disponibilidad limitada y usuarios múltiples; alperujos pueden producir efectos nocivos en la germinación y el crecim iento; orujos poseen bajo contenido de N.

– Podas y desechos de madera

Disponibilidad local; volúmenes limitados.

Fuente de MO.

Alta.

Bajo; costo adicional Alta percepción púde chipeado, trans- blica; se favorece el porte y aplicación. reciclaje.

Disponibilidad limitada; poseen bajo contenido de N (cuando el componente leñoso es alto); deben ser chipeados.

– Marinas o estériles

Disponibilidad alta cuando la mina está cerca de la planta concentradora.

Mejoramiento de tex- Alta. turas finas (mejora compactación y drenaje).

Gratuito; costo adicional de transporte y aplicación.

Se favorece la mejor gestión de desechos mineros masivos.

Percepción pública negativa; material heterogéneo con muchos fragmentos gruesos e infiltración del agua demasiado rápida.

– Ripios de lixiviación

Disponibilidad alta cuando coexisten en una planta minera las líneas procesadoras de óxidos y sulfuros de cobre.

Mejoramiento de tex- Alta. turas finas (mejora compactación y drenaje).


Se favorece la mejor gestión de desechos mineros masivos.

Percepción pública negativa; debe verificarse su contenido de metales y el nivel de acidez; debe neutralizarse bien antes de ser usado.

– Sedimentos de canales de regadío


Mejoramiento de tex- Alta tura y aporte bajo de semillas y nutrientes.


Se favorece la gestión de desechos inorgánicos.

– Suelos de escarpe


Mejoramiento de Alta textura y aporte de semillas y nutrientes.


Puede contener alto contenido de propágalos vegetales (semillas).

– Cal

Disponibilidad alta.

Fuente de calcio so- Alta. luble para neutralizar sustratos ácidos.

Bajo; costo adicio- Alta percepción púnal de transporte y blica; bajo costo. aplicación.

– Conchuela

Disponibilidad alta.

Fuente de calcio so- Alta luble para neutralizar sustratos ácidos.

Bajo; costo adicional de transporte y aplicación.

Fuente de nutrientes Alta y de MO.

INORGÁNICOS

Si se extrae en forma masiva de ecosistemas naturales produce alta degradación ambiental.

Producto natural; altamente disponible.

17


de malos olores hacia las comunidades, el evitar el almacenaje de los acondicionadores de sustrato por períodos largos de tiempo, el reducir su visibilidad, el maximizar la

MO aplicada se descompondrá en dióxido de carbono (CO2) y agua en un período de tiempo relativamente corto (ej., durante el

distancia entre el área de almacenamiento y las comunidades y el entrenamiento del

suelo natural posee un 2% de MO, entonces se sugiere duplicar la adición a un 4% como una forma de compensar la descomposición

equipo humano para identificar y manejar

los olores.

2.3. COSTOS

primer año de aplicación). Por ello, si el

inicial rápida. La velocidad de descomposición depende, sin embargo, del tipo de MO aplicada. Específicamente, depende de la proporción C:N y del tipo de compuesto

que debe ser degradado. Por ejemplo, un Entre los factores más relevantes para determinar los costos de usar un acondicionador

de sustrato cualquiera en un programa de fitoestabilización de un depósito de relaves

de interés están el volumen requerido, su

alto contenido de carbono como lignina o

lignocelulosa (ej., madera) determina una descomposición muy lenta, mientras que un alto contenido de fuentes carbonadas

disponibilidad, el transporte y los aspectos

como azúcares y almidones determina una degradación muy rápida (ej., desechos

de almacenaje in situ. Aunque los costos

de pulpas de frutas). Por otra parte, si se

pueden variar en forma significativa, el

incorpora una dosis de materia orgánica

costo de transporte del material es el que

muy superior a la de los suelos aledaños, es probable que el sistema presente problemas de invasión de malezas y especies

más abulta el presupuesto de un proyecto

cualquiera. Aun si el material es gratuito, los costos fijos asociados al transporte, al esparcimiento y la incorporación del material in situ se mantienen.

2.4. DOSIS DE APLICACIÓN Las dosis apropiadas de aplicación dependen de las limitaciones específicas que deben ser abordadas y de las características propias de los acondicionadores que serán utilizados. Sin embargo, existen distintas aproximaciones para determinar la dosis de aplicación

más adecuada para los acondicionadores. Una aproximación es tomar como referencia

un suelo local, saludable, y usar sus parámetros fosicoquímicos como objetivos-meta.

Por ejemplo, se puede usar el contenido de materia orgánica del suelo local como referencia para el sitio bajo manejo. Si se

oportunistas, en desmedro de las especies nativas y endémicas. Otra dificultad que podría presentarse al aplicar dosis elevadas de la enmienda orgánica es la lixiviación de contaminantes hacia las aguas subterráneas

tales como: nitratos, metales pesados, etc. Es por ello que las tasas de aplicación de enmienda orgánica deben determinarse

mediante ensayos piloto. Otra aproximación es revisar las dosis de

aplicación que han sido usadas en sitios similares. Por ejemplo, sitios donde se ha realizado minería de carbón se ha podido efectuar una rehabilitación exitosa con una aplicación de biosólidos en dosis de 22 a

100 toneladas por hectárea (base seca y a una profundidad de 20-30 cm). Suelos contaminados con metales han sido rehabilitados con la aplicación de mezclas

sigue esta aproximación, es importante

de biosólidos y cal, a una dosis de biosólidos de 25 a 100 toneladas por hectárea

tener presente que una alta fracción de la

y más. En ambos casos, las limitaciones

18


primarias para el establecimiento de la vegetación han sido las propiedades físicas inadecuadas y la pobreza nutricional

de los sustratos. Una tercera aproximación consiste en usar

protocolos de laboratorio. Por ejemplo, la aplicación de cal a un sustrato ácido se determina a través de protocolos de laboratorio que permiten calcular la relación ácido-base del sustrato; esta información junto con el pH final deseado permiten estimar la dosis adecuada de adición de cal. En otros

casos, la cantidad de acondicionadores a agregar a un sustrato de interés puede ser decidida en forma cualitativa más bien que

cuantitativa. Este es el caso, por ejemplo, de los acondicionadores que se usan para aumentar la cantidad de MO del sustrato de forma de mejorar las propiedades físicas

de éste.

las normativas impiden el lavado excesivo

de N a partir de aplicaciones excesivas de materiales altamente nitrogenados a la incorporación excesiva de metales o de otros contaminantes contenidos en los acondicionadores. Por ejemplo, la normativa para la

aplicación de biosólidos en Chile controla la ocurrencia de lavado excesivo de N en los suelos y la incorporación excesiva de metales, entre otras variables. Es importante destacar que se requieren dosis de aplicación mayores cuando se desea reconstruir un suelo en lugar de mejorar un suelo que ha sido degradado. En el caso de la reconstrucción de un suelo, es importante

incorporar una mezcla de materiales ricos en N y materiales ricos en C para reducir el

potencial de lavado de N, pero aportar la cantidad adecuada de MO. En general, se recomienda una relación C:N entre 20:1 y

mativas que regulan las dosis de aplicación de algunos materiales, tales como los

40:1 en el acondicionador, pero contenidos mayores de C pueden ser viables en algunos escenarios. Consideraciones operacionales y de presupuesto pueden ser a menudo

biosólidos, las que aseguran la protección del suelo o sustrato a tratar; por ejemplo,

factores limitantes en la determinación de las dosis apropiadas.

Finalmente, existen en algunos casos nor-

19


3| Acondicionadores Orgánicos

os acondicionadores orgánicos son ma-

L teriales de origen vegetal y/o animal

resultantes de la descomposición microbiana de la materia orgánica (Figura 3.1). Los acondicionadores orgánicos más usados para

mejorar las propiedades físicas, químicas y microbiológicas de los relaves mineros son:

Biosólidos o lodos del tratamiento de

•

aguas servidas domiciliarias. Estudios realizados en Estados Unidos y Canadá muestran que la aplicación superficial o en mezcla de acondicionadores orgánicos

ricos en carbono y nitrógeno son adecua-

Estiércoles o guanos de aves y animales.

dos para fitoestabilizar relaves mineros. Los residuos más utilizados en estas prácticas corresponden a biosólidos de plantas de tratamiento de aguas domiciliarias, desechos de la industria maderera (aserrín, chips, ramillas, entre otras) y residuos de plantas productoras

Residuos forestales (chips de madera,

de celulosa y papel. En el caso de nuestro

Residuos vegetales (agroindustriales, agrícolas, podas municipales y de jardín,

•

domésticos, etc.). •

•

aserrín, viruta, ramillas, etc.). Compost de diversos orígenes (ej., desechos orgánicos domiciliarios).

•

•

•

Lodos de procesos agroindustriales (ej. purines de cerdos). Residuos de las plantas productoras de celulosa y de papel.

país, la industria maderera y de celulosa se ubican en zonas geográficamente distintas y distantes de la actividad minera, tal como es la zona norte-centro. Sin embargo, existe una gran variedad de acondicionadores orgánicos disponibles dentro de la región (Tabla 2.3). La Tabla 3.1 ejemplifica algunas características químicas de los acondicionadores orgánicos

disponibles.

Figura 3.1. Ejemplos de acondicionadores orgánicos disponibles en la zona norte-centro de Chile.

21


Tabla 3.1 Características químicas de algunos acondicionadores de relaves identificados en la zona norte-centro de Chile

Acondicionador pH

MO (%)

CE (mS/cm)

N Total (%)

P Total (mg/kg)

K Total (mg/kg)

C Total (%)

C:N

Cu Total (mg/kg)

Fe Total (mg/kg)

Biosólidos 1*

6,2

81

7,0

7,4

9780

6638

46,9

6,3

483

5493

Biosólidos 2**

7,5

55

7,8

4,4

21210

3358

31,7

7,2

407

17382

Biosólidos + chips de madera**

7,1

42

12,1

3,1

18580

2547

24,5

8,0

455

17321

Compost desechos 6,9 domésticos

24

3,1

1,1

2200

5400

13,4

12,8

69

24312

Compost desechos criaderos de cerdo 1

7,3

41

3,4

2,2

23,5

10,6

543

Compost desechos criaderos de cerdo 2

8,0

44

6,3

2,4

2800

11800

24,3

10,4

959

Orujo de uva

5,6

94

1,9

2,9

800

24500

56,8

19,6

31

937

5,7

95

2,9

1,0

2300

10500

54,3

53,8

16

2076

Desechos de papayas

6,1

83

9,37

3,1

2800

34900

45,9

15,0

10

51

Desechos de alcachofas

6,2

71

10,6

1,2

1700

29600

33,5

28,7

214

8958

Guano de cabra

7,9

71

12,2

2,5

4100

29700

40,1

16,2

46

8517

Guano de caballo

7,7

42

10,6

1,4

3800

17800

21,2

14,8

71

10560

Guano de cerdo

6,1

96

2,9

2,1

55,5

26,7

187

Guano de conejo

8,4

47

5,2

1,5

2000

14300

29,9

19,4

47

4829

Guano de vaca

8,0

53

5,6

1,9

3700

12200

34,8

18,6

60

10058

Alperujo

* Biosólidos generados en la Región de Coquimbo; ** Biosólidos generados en la Región Metropolitana.

22


3.1. IMPORTANCIA DE LOS ACONDICIO-

NADORES ORGÁNICOS

Estimular el desarrollo radicular de las plantas. A mayor contenido de materia

•

orgánica es mayor el desarrollo radicular, lo que permite a las plantas explorar un mayor volumen de sustrato para satisfa-

Los acondicionadores orgánicos son de gran importancia para la fitoestabilización de los relaves mineros porque elevan el potencial productivo al actuar como

cer sus necesidades nutricionales y de agua. Esto permite un mejor control de la erosión de los relaves.

mejoradores de sus características físicas, químicas y microbiológicas. Además, son fuente de varios nutrientes esenciales para las plantas, elevando el potencial de fertilidad de los relaves. Los acondicionadores orgánicos también contribuyen a

Mejorar la estructura de los relaves, dándole una mayor resistencia contra

•

la erosión y una mejor permeabilidad, aireación y capacidad para almacenar y

incrementar el desarrollo radicular de las plantas mejorando el sostén de las mismas y aportan hormonas que influencian positivamente los mecanismos fisiológicos de

suministrar agua a las plantas. •

aumentando la temperatura y las reaccio-

las especies vegetales. Adicionalmente, el uso de acondicionadores orgánicos que constituyen desechos de otras industrias, como la industria agropecua-

ria, tiene como beneficio el recliclado de desechos orgánicos producidos en forma masiva, con todos los beneficios sociales y

Otorgar un color más oscuro al sustrato, nes bioquímicas que allí se desarrollan.

3.3. EFECTO SOBRE LAS PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS RELAVES La incorporación de acondicionadores orgánicos a los relaves permite:

ambientales que esto implica. •

3.2. EFECTO SOBRE LAS PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS RELAVES

Incrementar la capacidad de intercambio catiónico (CIC) de los relaves, lo que

se refleja en una mayor capacidad para retener y aportar nutrientes a las plantas,

elevando su estado nutricional. Los acondicionadores orgánicos permiten mejorar las propiedades físicas de los rela-

ves gracias a su alto contenido de materia orgánica. La materia orgánica permite:

Incrementar la fertilidad de los relaves mediante la liberación de diversos nu-

•

de humedad de los relaves. Se considera que la materia orgánica, debido a su alta porosidad y carga negativa, es capaz de retener una cantidad de agua equivalente

trientes esenciales para las plantas, entre los cuales se destacan el nitrógeno (N), el fósforo (P), el azufre (S) y algunos elementos menores. Una característica especial de ellos es que no sólo aportan nutrientes de rápida liberación (como los fertilizantes químicos), sino que también

a 20 veces su peso.

los de lenta liberación.

Incrementar la capacidad de retención

•

Mejorar la porosidad de los relaves, lo que facilita la circulación del agua y del

Incrementar la capacidad buffer o amortiguadora de los relaves; es decir, su

aire a través de estos materiales.

habilidad para resistir cambios bruscos

•

•

23


en el pH cuando se producen reacciones químicas, como la oxidación de la pirita, las que conducen a la generación de

drenaje ácido o bien cuando se liberan sustancias o productos que dejan residuo

ácido o alcalino. •

Reducir la toxicidad para las plantas y para otros organismos de los metales presentes en altas concentraciones en

nalidad de ellos (actividad microbiana). Las propias características físicas y químicas de los acondicionadores determinan las posibilidades de crecimiento microbiano y la funcionalidad de ellos. En la Tabla 3.2 se muestra a modo de ejemplo la actividad microbiana (estimada a través de la respiración

basal) y la velocidad a la cual el carbono

los relaves. La materia orgánica tiene

contenido en el material es degradado por los microorganismos presentes, para una

la capacidad de neutralizar las formas

diversidad de acondicionadores orgánicos

solubles de los metales con carga positi va (cationes) contenidas en los relaves, tales como los iones divalentes de cobre

disponibles en la zona norte-centro del país

y cinc.

3.4. EFECTO SOBRE LAS PROPIEDADES BIOLÓGICAS DE LOS RELAVES Los acondicionadores orgánicos poseen algunas características muy importantes para restablecer cubiertas vegetales funcionales

y autosustentables en el largo plazo sobre depósitos de relaves. Estas tienen relación con el componente microbiológico del

sustrato y corresponden a: •

benéficos presentes y el grado de funcio-

Incrementar la actividad biológica de los relaves, al mejorar el componente microbiano desde un nivel prácticamente inexistente en el relave, aportándole además la fuente de energía (nutrientes y carbono) necesaria

para su funcionamiento. Aumentar la biomasa microbiana del sustrato encargada de la mineralización o descomposición de los compuestos

•

orgánicos presentes en la masa vegetal y animal muerta y de la liberación de los nutrientes para las plantas (ciclado de los nutrientes). Los acondicionadores orgánicos varían en cuanto a la cantidad de microorganismos

24

y para dos suelos locales. Un parámetro ampliamente utilizado para medir la actividad microbiana de un suelo o de un sustrato cualquiera es la respiración

o emisión de dióxido de carbono (CO 2). La degradación de la materia orgánica es una propiedad de los microorganismos y el comportamiento de dicha descomposición se ha utilizado comúnmente para indicar el estado biológico de un suelo o sustrato. En

la Tabla 3.2 se muestra el CO2 total emitido en un período estándar de incubación de 28 días y la tasa de mineralización de carbono, es decir, el porcentaje de C orgánico del acondicionador que se emitió a la atmósfera como CO2, lo cual se traduce en

una pérdida de este elemento.

Se considera que el carbono orgánico es un indicador de la materia orgánica de reserva de los suelos; de esta manera, el orujo de uva, el guano de caballo y el alperujo contribuirían a mantener e incrementar la reserva orgánica

de los relaves (Tabla 3.2) ya que la tasa de mineralización de C es menor si se la compara con la de los biosólidos y del guano de

cabra. Estos distintos comportamientos, en cuanto a la velocidad con que el carbono es mineralizado o perdido desde el sistema, son importantes de considerar en el largo plazo,

ya que permiten asegurar o no la mantención de fracciones orgánicas en el sustrato,


Tabla 3.2 Actividad microbiana y mineralización del C de algunos acondicionadores disponibles en la zona norte-centro de Chile Respiración basal (28 días)1

Tasa mineralización de C (%)

5274

11,2

1784

3,3

1127

2,0

780

3,7

3327

8,3

Sedimento de canal

28

3,1

Ripio de lixiviación

5,6

5,2

Suelo 1

80

5,6

Suelo 2

79

8,6

Acondicionador Biosólido Alperujo Orujo de uva Guano de caballo Guano de cabra

1 mg C-CO2/100 g de muestra

sin requerir de aplicaciones reiteradas en el

orgánico o inorgánico, que permite me-

tiempo. Los acondicionadores inorgánicos,

jorar la calidad nutricional de un sustrato,

como los ripios de lixiviación y el sedimento de canal, presentan una respiración basal muy escasa comparada con la de los otros acon-

como los relaves, de forma de sustentar el

dicionadores evaluados. Esto confirma que estos acondicionadores no son apropiados para restaurar la actividad microbiana de los relaves y por lo tanto deben mezclarse con otro material que proporcione una fuente de carbono y de microorganismos para restaurar

la funcionalidad de los relaves. 3.5. ACONDICIONADORES ORGÁNICOS

Y FERTILIZANTES Los fertilizantes se definen como cualquier

material de origen natural o sintético,

crecimiento adecuado de las plantas. Los materiales orgánicos sólo se consideran fertilizantes cuando presentan una relación

carbono:nitrógeno (C:N) inferior a 30:1. Los acondicionadores de sustrato se definen

como materiales que contienen limitadas cantidades de nutrientes, pero pueden ser utilizados principalmente por sus impactos benéficos sobre las propiedades físicas, químicas o microbiológicas de los relaves. Los acondicionadores orgánicos general-

mente tienen altos contenidos de materia orgánica, pero no siempre constituyen una fuente inmediata o significativa de nutrientes para los vegetales. Por ello, es fundamental

25


verificar la relación C:N del acondicionador

en las plantas de tratamiento de aguas.

de interés, de forma de determinar si será

Existen regulaciones en cuanto a su uso y

necesario complementar su aplicación con fertilizantes o no. Algunos acondicionadores orgánicos tienen propiedades que permiten utilizarlos simultáneamente como

aplicación en suelos y en desechos mineros. Este tipo de materiales están normalmente bien caracterizados, en comparación a otros acondicionadores orgánicos. Aunque en la zona central del país pueden estar disponi-

fertilizantes y acondicionadores de ciertas propiedades de los relaves. En la Tabla 3.3 se entregan las recomendaciones de manejo

de los acondicionadores en función de la relación C:N.

bles en grandes cantidades, en zonas más hacia el norte, como la Región de Coquimbo, su disponibilidad es más bien limitada. Su costo es normalmente cero, pero involucra

el flete al sitio de aplicación. Su uso está 3.6. ACONDICIONADORES ORGÁNICOS DISPONIBLES EN LA ZONA NORTE-

CENTRO DE CHILE

regulado por normativas específicas. Las características de los biosólidos pueden variar bastante entre una planta de tratamiento y

otra, pero son bastante homogéneos para una misma planta. Además del beneficio de

Las características más relevantes de los acondicionadores orgánicos disponibles en la zona norte-centro del país (Tabla 2.3) se detallan a continuación. En la Tabla 3.1 se ejemplifican las características químicas de los distintos tipos de acondicionadores orgánicos disponibles. Sin embargo, es importante que los acondicionadores identificados como potenciales para un programa de fitoestabilización específico sean caracterizados de forma de usarlos en

aportar nutrientes y materia orgánica, los biosólidos a menudo poseen importantes

forma adecuada.

lentamente en un plazo de varios años.

Biosólidos. Los biosólidos son los productos

Guanos. En la zona norte-centro del país se

orgánicos primarios obtenidos del procesa-

genera una cantidad importante de guanos. Por ejemplo, la Región de Coquimbo

miento de las aguas servidas domiciliarias

propiedades de neutralización y de adsorbentes (quelantes). Sin embargo, su uso debe

ser cuidadoso, debido a la carga excesiva de nutrientes al ser aplicados a altas dosis (lavado de N) y a que los olores pueden causar ocasionalmente mala aceptación pú-

blica. El contenido de N en los biosólidos es generalmente de lenta liberación, por lo que se vuelve disponible para la vegetación

Tabla 3.3 Manejo de los acondicionadores orgánicos según la relación carbono:nitrógeno (C:N) Relación C:N

Recomendaciones de manejo

< 20:1

Manejar como fertilizante.

Entre 20:1 y 30:1

Material con propiedades de fertilizante y de mejorador de sustrato.

> 30:1

Manejar como mejorador de sustrato.

26


produce aproximadamente 130.853 toneladas

exitosamente utilizado en programas de

de guanos (base seca) al año. Los guanos son usados como fuentes de nutrientes y

rehabilitación. En promedio, un guano

de materia orgánica; sin embargo, pueden variar grandemente en cuanto al contenido

de humedad, el contenido de nutrientes y la estabilidad relativa. Algunos guanos son

secados o estabilizados para su uso benéfico, pero muchos son aplicados tal como son originados. El contenido de N de los guanos está disponible inmediatamente para la vegetación y no persiste en el suelo por tiempos largos (ej., años), a diferencia

del N contenido en los biosólidos y otros tipos de materia orgánica. Algunos tipos

de guanos son: •

Guano de ganado. Es muy importante que los acondicionadores de sustrato utilizados, además de mejorar las propiedades físicas de los relaves, constituyan una fuente de lenta liberación de nutrientes,

de manera que exista un suministro a largo plazo. Al aplicarlo a los relaves, el guano libera alrededor de 1/3 de su nitrógeno en forma muy rápida (semanas), y el nitrógeno remanente se libera paulatinamente (meses). Aproximadamente la mitad del fósforo y la mayor parte del

1% de óxido de fósforo (P 2O5) y 1,6% de monóxido de potasio (K 2O). Compost. El compost es un material orgánico

estable generado a partir de la descom-

posición aeróbica de materiales orgánicos básicos, tales como podas, residuos de alimentos o subproductos animales. El compost posee menor volumen que los materiales originales y no posee olores. El proceso de compostación requiere de una relación C:N apropiada, un régimen

de temperatura adecuado, agua y aire. El compostaje se usa a menudo para reducir los patógenos, ya que durante el proceso de compostaje se alcanzan temperaturas lo suficientemente altas como para lograr esta reducción. La disponibilidad de compost y su composición varían ampliamente, pero, en general, el compost es generado en

volúmenes menores que los guanos y los biosólidos, ya que el proceso de compostaje es caro y toma tiempo. Los compost tienen generalmente contenidos menores de N que

potasio son rápidamente liberados (semanas). El contenido de nutrientes del

los biosólidos o los guanos.

guano de ganado es extremadamente

Desechos agrícolas. Corresponden a una

variable y depende mucho del tipo de

categoría general de residuos orgánicos generados por la industria agrícola regional.

alimentación de los animales. El material puede utilizarse fresco o maduro. Sin embargo, un guano maduro contiene

nitrógeno en una forma más estable y por lo tanto presenta menos pérdidas de este nutriente por volatilización o lixiviación que el guano fresco. Generalmente,

es necesario utilizar conjuntamente un fertilizante con fósforo para compensar los bajos contenidos de este mineral. Guano de ave. El guano de ave, tal como el de cama de broiler, ha sido

•

de ave fresco con un 35% de materia orgánica contiene: 2% de nitrógeno (N),

Pueden ser usados tal como se generan o pueden compostarse para mejorar sus características. Es un grupo heterogéneo de materiales, en cuanto a sus características químicas y nutricionales. El aporte mayor es

el de materia orgánica, pero dependiendo de sus características nutricionales podrían aportar cantidades variables. Sin embargo,

normalmente su relación C:N es alta, por lo que se requiere aplicar conjuntamente fuentes de N. Algunos ejemplos de estos desechos son los orujos de uva, los alperujos

27


y los desechos del procesamiento de frutas

físicas de los relaves. Los residuos leñosos

y hortalizas.

generalmente presentan una relación C:N muy alta (>100:1), por lo tanto la des-

Podas y desechos de madera. En algunos lugares se recolectan los desechos de podas (pasto, jardines, podas de árboles y arbustos,

composición microbiana de éstos es muy lenta. Por ello, es necesario incorporar un fertilizante nitrogenado o bien mezclarlos

etc.) y se hacen disponibles para su reúso local. En forma similar, desechos leñosos (chips de corteza, aserrín, chips de árboles enteros, etc.) están disponibles desde

con un material orgánico rico en nitrógeno,

empresas procesadoras de madera. Estos materiales tienden a variar enormemente en su composición, tamaño y composi-

mientras que la minería y sus desechos y

tal como los biosólidos. En Chile, el problema es que los volúmenes mayores de estos materiales se generan en la zona sur,

ción/estabilidad relativa, pero pueden ser

suelos degradados se encuentran en la zona norte-centro. El alto costo de transporte de estos materiales a grandes distancias, los

útiles como acondicionadores orgánicos o

hace lamentablemente inviables.

como materiales tipo mulch. Los residuos La siguiente Tabla muestra de forma general los contenidos nutricionales y de cal de los

leñosos tales como chips, aserrín y corteza son pobres en nutrientes, sin embargo, son muy útiles para mejorar las propiedades

Residuo

residuos orgánicos:

Cal

Nitrógeno

Fósforo

Potasio

P-M

A

M

A

Guano de ave

A

A

A

M

Biosólidos

A

A

M

P

Residuos leñosos

P

P

P

P

Guano de vacuno

P: pobre M: moderado A: adecuado

28


4| Acondicionadores Inorgánicos

os acondicionadores de sustrato inor-

L gánicos no contienen materia orgánica y por lo tanto no contribuyen a aumentar la fertilidad nutricional y biológica de los relaves (Tabla 2.3), con excepción de los

Fosfatos. Yeso. Zeolitas (alumino silicatos) naturales o sintéticas.

• • •

Lodos de plantas siderúrgicas (acero,

•

hierro).

fertilizantes químicos. Estos materiales

generalmente se incorporan a los relaves para mejorar las propiedades físicas, como

Los acondicionadores inorgánicos más

por ejemplo la granulometría o la textura,

usados a nivel internacional para mejorar problemas de pH en relaves son:

la tasa de infiltración, el grado de compac-

tación, la porosidad y la estructura, entre otros. En algunos casos también son usados para controlar algunos factores químicos inadecuados del sustrato, tal como la acidez excesiva o la biodisponibilidad excesiva de

metales.

Cal. Cenizas. Conchuela pulverizada.

• • •

Una diversidad de subproductos inorgánicos

Los acondicionadores inorgánicos más

puede estar disponible a nivel local como acondicionadores de relaves (Tabla 2.3 y

usados a nivel internacional para mejorar las propiedades físicas de los relaves mineros son:

ga el potencial de reducir los costos, pero

•

Cenizas (de la combustión de madera o

de productos de combustión). Perlita. Vermiculita.

• • •

Gravas y ripios (disponibles dentro de las mismas plantas mineras, como las marinas,

estériles y los ripios de lixiviación). Suelos de escarpe. Arena. Sedimentos (de canales de regadío, de dragados de muelles). Óxidos de hierro.

• • •

•

Figura 4.1). El uso de materiales de desecho (productos industriales secundarios) entre-

es importante que su uso sea informado y monitoreado. Sin embargo, el uso adecuado de los acondicionadores inorgánicos se basa

en la caracterización apropiada de ellos y del sustrato en el que serán aplicados. Por ejemplo, algunos relaves mineros son ácidos, lo que conlleva a otros problemas asociados, tales como niveles altos de metales biodisponibles y tóxicos para las plantas y los microorganismos. Afortunadamente, hay una amplia disponibilidad de acondicionadores alcalinos. Todos estos acondicionadores

deben ser probados en cuanto a su poder

29


neto de neutralización. Esta es normalmente expresada en una base de carbonato de calcio (CaCO3) equivalente (CCE). El tamaño de partícula de los materiales neutraliza-

dores es también muy importante, ya que partículas del tamaño de la arena o mayores

(>0,05 mm) reaccionan mucho más lento que materiales de textura más fina. Es importante mencionar que muchos acondicionadores tienen importantes efectos

positivos en la escorrentía superficial y en la calidad de las aguas de lavado, además

hidratada o apagada, ampliamente disponibles. La aplicabilidad de estos materiales depende a la realización del análisis de contenido de CaCO3 equivalente (CCE), contenido de humedad y tamaño de partícula. La neutralización es comúnmente usada

para revertir la fitotoxicidad por Zn, Cu o níquel (Ni), pero la neutralización excesiva puede generar problemas de deficiencia de micronutrientes esenciales, tales como Mn, dependiendo de sus contenidos en el suelo. El material a agregar debe estar finamente

molido, se incorpora en forma superficial

de mitigar las condiciones adversas de acidez para el crecimiento de la vegetación. Adicionalmente, el uso de acondicionado-

en los relaves secos y tres semanas antes de la siembra. Las tasas máximas de aplicación de cal en suelos agrícolas son de 5 ton ha-1

res inorgánicos que constituyen desechos

aproximadamente, aplicados cada 5 años. Sin embargo, debido a que los relaves no

de otras industrias o de la propia industria minera tiene como beneficio el recliclado y la mejor gestión integral de desechos, con todos los beneficios sociales y ambientales

de esto.

presentan materia orgánica, carecen de capacidad tampón (amortiguamiento), por lo que requerirían menores tasas de aplica-

ción. Sin embargo, muchos relaves tienen el potencial de generación de ácido debido

Algunos acondicionadores inorgánicos de

a la presencia de pirita. En estos casos se

pH disponibles en la zona norte-centro del

recomienda que la aplicación de cal sea considerablemente mayor. Teóricamente, se requieren 40 ton ha-1 de cal para neutralizar

país se mencionan a continuación. 4.1. ACONDICIONADORES INORGÁNICOS DISPONIBLES EN LA ZONA NORTE-

CENTRO DE CHILE Cal. Los acondicionadores neutralizadores

de pH incluyen carbonato de calcio (CaCO3) o caliza molida, óxido de calcio (CaO) o cal

viva, hidróxido de calcio (Ca(OH) 2) o cal

el ácido que puede generar un relave con 1% de pirita (en 15 cm de profundidad). En la siguiente Tabla se muestran, a modo de ejemplo, las dosis necesarias para elevar una unidad de pH en distintas clases de suelo y para una profundidad de 15 cm. Si se quiere

modificar el pH de 30 cm de suelo, estas cantidades deben multiplicarse por 2:

Figura 4.1. Ejemplos de acondicionadores inorgánicos disponibles en la Región de Coquimbo.

30


Encalado de corrección Caliza necesaria (kg CaCO 3/ha) para elevar el pH de: 4,5 a 5,5

5,5 a 6,5

Suelos arenosos

1.500

2.250

Suelos francos

2.000

3.000

Suelos limosos

2.750

3.750

Suelos arcillosos

3.500

4.250

Cal viva necesaria (kg CaO/ha) para elevar el pH de: 4,5 a 5,5

5,5 a 6,5

850

1.250

Suelos francos

1.100

1.700

Suelos limosos

1.600

2.100

Suelos arcillosos

2.000

2.400

Suelos arenosos

Yeso. Se producen grandes cantidades de

yeso en la fabricación de fertilizantes fosfatados y en una diversidad de industrias que neutralizan extractos de ácido sulfúrico en sus procesos. El yeso se usa para

aplicación del corrector (excepto cuando se usa azufre). El lavado disuelve y transporta el corrector en profundidad, eliminando las sales solubles de sodio que se forman por

el intercambio.

mejorar la agregación del suelo, elimina la

toxicidad por aluminio (Al) y aminora las

Marinas o estériles. Se producen en dis-

condiciones de suelo sódicas. El producto varía de acuerdo al proceso industrial y puede contener metales contaminantes, tales como cadmio (Cd), flúor (F) y uranio (U). El yeso se aplica, en general, al voleo y luego se incorpora al sustrato con arado

tintas etapas del proceso extractivo de minerales. Generalmente son acopiados en zonas definidas especialmente para ello, según las normativas ambientales vigen-

de discos. La incorporación debe ser muy completa. Cuando el yeso se usa para co-

económicamente extraíbles de minerales

rregir relaves alcalinos, la idea consiste en reemplazar los carbonatos alcalinos (Na2CO3) responsables de la alcalinidad, por sales que son fácilmente lavables. Los relaves deben ser lavados inmediatamente después de la

de procesamiento. Es un material con granulometría variable, pero normalmente

tes. Corresponden al material de descarte de la mina que no posee concentraciones o a material estéril que no entra a la línea son rocas de tamaño más bien grande. La incorporación de este material al relave fino puede mejorar la textura y, por ende,

31


la tasa de infiltración. Deben verificarse

primeros 15 cm y es más oscuro y presenta

sus características fisicoquímicas antes de ser usados.

una granulometría más gruesa que la del

Ripios de lixiviación. Se generan en el

es de color rojo, amarillo o gris. El suelo

proceso de hidrometalurgia de minerales

de escarpe puede ser removido y acopia-

oxidados de cobre. Una vez que los minerales son extraídos, los ripios son lavados y descartados. Su granulometría es adecuada

do para usos posteriores. En las plantas mineras es posible recuperar el suelo de

subsuelo. El subsuelo corresponde al material de los horizontes B y C. Generalmente,

para ser mezclados con los relaves finos,

escarpe desde aquellos lugares que serán utilizados para la disposición de desechos

de forma de mejorar la textura y, por ende,

mineros masivos como los depósitos de

la tasa de infiltración. Es importante que

relaves. El suelo puede ser acopiado y utilizado como cubiertas de estabilización de depósitos de relaves. Estas cubiertas

estos ripios sean neutralizados y/o lavados adecuadamente antes de ser incorporados

a los relaves en programas de fitoestabilización. Deben verificarse sus características

fisicoquímicas antes de ser usados.

deben tener al menos 20 cm de profundidad. Una gran ventaja de este material es que posee el banco de semillas de las plantas que naturalmente crecían en el

Sedimentos de canales de riego. Los canales

lugar, por lo que esto abarata los costos

de regadío requieren de mantención periódica, ya que el sedimento que es arrastrado

de compra y/o de recolección de semillas para el programa de fitoestabilización. Es

con las aguas los va tapando lentamente. Este sedimento es extraído manualmente o con maquinaria y es normalmente apilado al costado de los canales de riego.

importante, sin embargo, tener presente que no es adecuado extraer este material

Este material, con granulometría arenosa, puede ser aplicado superficialmente a los relaves, produciendo un mejoramiento de las condiciones químicas de la zona de enraizamiento de las plantas. Este material tiene una disponibilidad baja y restringida

desde zonas naturales, salvo en las circuns-

tancias mencionadas más arriba, ya que se producen alteraciones irreversibles de los ecosistemas naturales y la consecuente

degradación del suelo. Algunas consideraciones y recomendaciones para la utilización de suelo superficial o de

a ciertos sectores.

escarpe son:

Suelos de escarpe. Los suelos naturales

•

se componen de capas u “horizontes”. El horizonte A corresponde a la capa más superficial; generalmente es la más fértil y rica en materia orgánica, semillas y micro-

organismos. El segundo horizonte, B, es una zona que recibe el material removido

desde el horizonte A por percolación de agua (lixiviación) y el tercer horizonte, C, consiste de material parental parcialmente

fragmentado. El suelo de escarpe corresponde al suelo superficial u horizonte A. Su profundidad generalmente abarca los

32

Para cubrir una hectárea de 10 cm de profundidad se requieren 1.000 m3 de suelo. Si el suelo se va a mantener acopiado

•

por un período de tiempo prolongado, es aconsejable sembrarlo con una mezcla de semillas de leguminosas y añadir mulch para mantener su estructura, evitar la reducción de los contenidos de oxígeno,

los cambios adversos en la fertilidad y protegerlos contra la erosión eólica e

hídrica.


La remoción, manipulación y esparcimiento del suelo no deben realizarse si se

•

encuentra con un exceso de humedad.

Fertilizantes nitrogenados. Los fertilizantes nitrogenados son a base de sales de nitrato o de amonio. Las sales de

•

nitrato son fácilmente asimilables por Una vez removidos, los suelos deben utilizarse lo antes posible (idealmente

•

menos de un año). Si los suelos deben ser trasladados a grandes distancias, los costos de opera-

•

ción podrían superar los beneficios. En

las plantas, pero son lixiviables. Las sales de amonio son menos lixiviables.

Sin embargo, no todas las plantas son capaces de asimilarlas directamente, por lo que primero debe ocurrir la

conversión bacteriana de amonio a ni-

Fertilizantes sintéticos. Los fertilizantes son

trato, para que pueda ser absorbido por este tipo de plantas. Esto debe tenerse en cuenta al momento de escoger el fertilizante nitrogenado. Para aumentar la productividad de un cultivo estable-

fáciles de obtener, son relativamente eco-

cido se requiere una forma fácilmente

nómicos y proporcionan una manera muy conveniente para mejorar el estado nutricional de los relaves. Presentan la ventaja que son fáciles de manipular, requieren menos espacio para almacenarlos y transportarlos que otros tipos de acondicionadores orgánicos. Los fertilizantes son componentes esenciales en las etapas iniciales de un programa de rehabilitación. Sin embargo, el efecto de estos productos es sólo temporal y no se mantiene en el largo plazo, además

disponible de nitrógeno, como nitrato. Sin embargo, si se requiere corregir las deficiencias en relaves contaminados,

este caso, es recomendable utilizar otros

materiales disponibles en el lugar.

no contribuyen a mejorar las propiedades físicas de los relaves. Por lo tanto, es recomendable utilizar estos productos en conjunto con algún acondicionador orgánico, de manera de mejorar la capacidad de retención y ciclado de nutrientes. Durante el primer año de crecimiento una aplicación de aproximadamente 30-100 kg N ha-1, 100 kg P2O5 ha-1 y 50 kg K2O ha-1 es adecuada. Siempre es preferible diversas aplicaciones pequeñas, en vez de una masiva. Debe tenerse en cuenta que si además se incorpora

previo a la siembra o el trasplante, es recomendable suministrar el fertilizante

nitrogenado bajo la forma de amonio, el cual se vuelve disponible para las plantas en períodos más prolongados y es escasamente lixiviado. La aplicación de nitrato en un sitio sembrado recientemente no es recomendable, puesto que el nitrógeno será removido del relave por lixiviación antes de que se establezcan las plantas. Actualmente existen fertilizantes nitrogenados de lenta liberación, los cuales liberan un 10% del nitrógeno dentro de los primeros 14 días y continúan liberando el nitrógeno remanente en forma gradual durante 5 meses. Sin embargo, estos fertilizantes son muy

costosos y cuando se han utilizado en suelos contaminados o residuos mineros han mostrado resultados inferiores

alguna enmienda orgánica, las cantidades de fertilizante deben reducirse en función del contenido nutricional de la enmienda.

a los obtenidos con los fertilizantes

Los fertilizantes más utilizados contienen

de descomponer los gránulos de estos

los macronutrientes (nitrógeno, fósforo y

fertilizantes. Por lo tanto, si se requiere una lenta liberación del nitrógeno se recomienda aplicar un material orgánico.

potasio) y pueden encontrarse de las si-

guientes formas:

convencionales. Esto puede deberse a la escasez de microorganismos, capaces

33


Si esto no es posible, se pueden dosificar las aplicaciones de fertilizante requeridas

formando compuestos con Fe y Al. En

en dos o tres tratamientos y aplicarlos durante un período de tres meses.

cal pueden formar fosfato de calcio,

residuos alcalinos o en presencia de el cual es insoluble.

celular y para estimular el desarrollo

Fertilizantes potásicos. El potasio es necesario para la síntesis de proteínas y el proceso de fotosíntesis. La deficiencia de

de las raíces. Frecuentemente, este

este nutriente es poco común, excepto

nutriente se encuentra en concentraciones deficientes en los relaves. Los

cuando se aplican altos niveles de nitrógeno. La deficiencia de potasio provoca

síntomas de deficiencia de fósforo son

debilidad en las hojas y una coloración

la aparición de una coloración gris o rojiza en las hojas y la inhibición del

café en los bordes de estas. En residuos

crecimiento de tallos y raíces. A diferencia del nitrógeno y potasio, los

catiónico, tal como los relaves, el potasio

fosfatos no son susceptibles de sufrir

aplicar fertilizantes potásicos. Estos fertilizantes pueden aplicarse como complejos

Fertilizantes fosfóricos. El fósforo es necesario para los procesos de división

•

procesos de lixiviación. Sin embargo, en suelos extremadamente ácidos pueden transformarse en formas insolubles

34

•

con una baja capacidad de intercambio tiende a lixiviar, por lo que se requiere binarios o terciarios que contienen 2 o 3 de estos macronutrientes


5| Indicadores de Evaluación del Acondicionamiento

P

ara verificar el grado de acondiciona-

miento logrado con los tratamientos correctivos de los relaves mineros con acondicionadores orgánicos, inorgánicos o mezclas de ellos, se deben evaluar las carac-

terísticas de éstos mediante la verificación de distintas propiedades físicas, químicas y microbiológicas. La Tabla 5.1 indica las principales propiedades que serían útiles de evaluar en un relave acondicionado. Estos

indicadores básicos relacionan las funciones del ecosistema y, dentro de éstas, las que implican los ciclos de los elementos importantes en el suelo, tales como los del carbono y del nitrógeno. Estos índices deben servir para establecer una línea base

y los posibles cambios netos (positivos o negativos) en la calidad de los relaves, sir viendo también para concretar y actualizar

programas de manejo de estos sistemas. Los parámetros más adecuados y mínimos para la verificación del acondicionamiento logrado en los relaves de interés dependerán de cada sitio y del programa de fitoestabilización propuesto (objetivos de rehabilitación,

tipo de vegetación que será introducida y limitaciones de los relaves, entre otros). Sin embargo, es importante enfatizar que la evaluación de los parámetros selecciona-

dos sea realizada a través de protocolos y métodos estándares, que cumplan con los criterios internacionales de aseguramiento y control de calidad; ésta es la única forma

de que los resultados obtenidos sean consistentes y permitan conclusiones confiables y robustas. Existen protocolos técnicos estandarizados disponibles en distintas agencias reguladoras del mundo (ej. US. EPA) y

organizaciones dedicadas a la generación de estándares ( International Organization for Standardization, ISO), para estimar las

variables indicadas en la Tabla 5.1. Dentro de los parámetros señalados en la Tabla 5.1, aquellos catalogados como “microbiológicos”, es decir, aquellos que pueden ser considerados como bioindicadores de la actividad microbiana del suelo, constituyen un aspecto fundamental de la calidad del sustrato como medio de crecimiento para una cubierta

vegetal autosustentable, que no requiera de mantención sostenida en el tiempo, como por ejemplo de fertilización química. Esta variable generalmente no es considerada ni evaluada en los programas rutinarios de rehabilitación que se realizan en Chile. Sin embargo, constituye

un parámetro fundamental para determinar la sustentabilidad a futuro de la formación vegetal rehabilitada. 5.1. IMPORTANCIA DE VERIFICAR LA ACTIVIDAD MICROBIANA EN LOS

RELAVES ACONDICIONADOS Un suelo típico está compuesto de materia mineral inorgánica, materia orgánica, agua,

35


Tabla 5.1 Componentes de un relave acondicionado que deberían ser evaluados para verificar la efectividad de el o los tratamientos correctivos Variable

Parámetro

Geotécnicas & hidrológicas

Textura Compactación Tasa de infiltración Capacidad de retención de agua Estabilidad de los agregados Flujo estacional del agua pH

Químicas

Conductividad eléctrica (CE) o salinidad Contenido de materia orgánica (MO) Capacidad de intercambio catiónico (CIC) Fertilidad (N, P y K disponibles) Contenidos totales de C y N Relación C:N Metales totales Metales solubles (en agua de poro)

Microbiológicas

Tasa de respiración o respiración basal Carbono de la biomasa microbiana Tasa de mineralización de carbono

gases y organismos vivos (lombrices, insectos, algas, bacterias, hongos, nemátodos, etc.), entre los cuales se produce un intercambio continuo de moléculas mediante procesos químicos, físicos y biológicos. Los microorganismos del suelo juegan un importante papel en una gran parte de los ciclos globales del carbono (C), nitrógeno (N), fósforo (P), azufre (S) y agua. La disponibilidad de estos elementos está influenciada de manera notable por la mineralización (descomposición) de la materia orgánica y

en el conjunto de parámetros indicados

en la Tabla 5.1 son aquellos de tipo microbiológicos (indicadores de la actividad microbiana del suelo) los que resultan más sensibles a los cambios que se producen en

los relaves cuando se han acondicionado. Estos parámetros permiten, debido a su sensibilidad, conocer de una manera rápida

y eficaz los cambios que se producen en la calidad del sustrato. Ello contribuirá a decidir sobre las prácticas de manejo de

los relaves más idóneas para mantener la

por su inmovilización, ambas producidas por los microorganismos.

productividad sostenible de los mismos. No

En el caso de los relaves, los componentes microbiológicos presentes en un suelo típico están ausentes y, por ende, deben ser restituidos para lograr un sistema ve-

relaves enmendados, ya que la interrelación de todos ellos es fundamental para conocer la calidad de los relaves como medio de crecimiento vegetal y microbiano. Simplemente se quiere poner de manifiesto que frente a

getal funcional y autosustentable. Por ello,

36

se pretende eliminar o restar importancia a los parámetros físicos o químicos de los


una eventual modificación brusca de dicha calidad, son los parámetros microbiológicos los que pueden ofrecer una respuesta más

rápida y eficaz. Esto permite tomar medidas correctoras, de manera rápida, antes

de que éstos cambios puedan afectar a la vegetación que se desea establecer sobre los relaves. Los acondicionadores orgánicos e inorgánicos disponibles dentro de la zona norte-centro del país poseen distinto grado de actividad microbiana (Tabla 3.2), lo que debe ser considerado al momento de determinar un programa de acondicionamiento

de los relaves que se desea fitoestabilizar. En la Tabla 5.2 se ejemplifica el efecto de distintos acondicionadores disponibles sobre los parámetros microbiológicos al ser

aplicados in situ, ya sea en mezclas o en forma aislada y en distintas dosis y formas de aplicación, a un relave de cobre. Al realizar evaluaciones preliminares in situ es posible determinar la forma más adecuada de acondicionamiento del relave de interés, de forma de superar las limitaciones físicas,

químicas y microbiológicas que estos imponen para su rehabilitación a través de un programa de fitoestabilización con especies

nativas y endémicas. En el caso ejemplificado en la Tabla 5.2, los criterios usados para la definición de las dosis de aplicación

de carbono es mucho menor en los relaves

acondicionados con alperujo y biosólido, estableciendo condiciones adecuadas para rehabilitar la funcionalidad de éstos. Estos resultados se contraponen a las características de los acondicionadores puros (Tabla 3.2). Esto pone de manifiesto la importancia de evaluar estos parámetros mediante un ensayo piloto in situ, previo a la ejecución de un programa de fitoestabilización a gran escala, ya que los acondicionadores seleccionados pueden presentar comportamientos disímiles, dependiendo de las variables que

se presentan en terreno o bien cuando se mezclan con otros materiales. Los microorganismos, a pesar de representar un pequeño porcentaje dentro de la materia

orgánica del suelo, son los componentes más activos del mismo. Estos son parte del carbono orgánico y se les denomina biomasa microbiana. De esta forma, el carbono de la biomasa microbiana puede utilizarse de forma más efectiva que la materia orgánica o el carbono orgánico total como indicador

de las variaciones sufridas en la calidad de los relaves, ya que responde de forma más rápida y sensible a los cambios que se puedan producir en éstos. Este parámetro puede proporcionar información útil para

establecer comparaciones entre distintos

y un contenido final de materia orgánica de 10%. Como referencia, se incluyen en

tratamientos de acondicionamiento. Los valores del carbono de la biomasa microbiana (Cbio) para los tratamientos ejemplificados anteriormente (Tabla 5.2) se muestran en la Tabla 5.3. Los tratamientos de corrección aplicados al relave de interés muestran

la Tabla 5.2 las mismas determinaciones

una gran variabilidad para este paráme-

microbiológicas para dos suelos locales.

tro, según el acondicionador o mezcla de acondicionadores utilizados. Los valores

de los acondicionadores seleccionados se fundamentaron en la obtención de una relación carbono:nitrógeno cercana a 30

relaves con orujo de uva se traduce en ma-

de Cbio para los relaves acondicionados se encuentran en un rango comprendido entre 186 y 475 µg g-1 de muestra. Estos

yores tasas de mineralización de C y, por

valores son considerablemente superiores

A partir del ejemplo mostrado en la Tabla 5.2

es claro que el acondicionamiento de los ende, de pérdida de las fracciones orgánicas del sustrato. Sin embargo, la mineralización

a los del control (15 µg g -1 de muestra) y al de los suelos locales (118 y 142 µg g-1

37


Tabla 5.2 Actividad microbiana y mineralización del C de relaves de cobre de la zona norte-centro de Chile tratados con distintos acondicionadores orgánicos e inorgánicos disponibles localmente

Tratamiento Relave (R)

Respiración basal (28 días)1

Tasa mineralización C (%)

21

4,8

R + Ripio lixiviación + Guano

333

11,9

R + Ripio lixiviación + Guano + Sedimento de canal

188

13,4

R + Biosólido (dosis 1)

204

5,7


294

3,4

R + Orujo de uva (dosis 1)

209

16,3


584

28,5

R+ Alperujo (dosis 1)

106

3,7

R + Alperujo (dosis 2)

269

4,4

R + Orujo de uva + Biosólido

326

25,9

R + Orujo de uva + Guano

336

16,5

R + Alperujo + Biosólido

509

10,5

R + Alperujo + Guano

676

13,2

Suelo 1

80

5,6

Suelo 2

79

8,6

1 mg

C-CO 2 /100 g de muestra.

de muestra). Los tratamientos con aplicación de orujo de uva presentan el mayor porcentaje de biomasa microbiana con respecto al contenido total de C del sustrato. Probablemente, los sustratos generados a partir de este acondicionador presentan las condiciones más favorables para el

38

desarrollo y establecimiento de los micro-

organismos y de su actividad metabólica. Sin embargo, es importante destacar que es necesario evaluar si esta tendencia se mantiene en el largo plazo, de forma de asegurar la autosustentabilidad del sistema

rehabilitado.


Tabla 5.3 Características biológicas de los relaves tratados con acondicionadores orgánicos e inorgánicos Tratamiento

(Cbio/C)*100(3) R. B (4) qCO2(5)

Cbio(1)

C(2)

Relave (R)

15,0

0,43

0,35

8,3

23,1

R + Ripio lixiviación + Guano

270,6

2,81

0,96

190

29,3

R + Ripio lixiviación + Guano + Sedimento de canal

255,5

1,40

1,82

112

18,3


235,4

3,61

0,65

128

22,7


474,6

8,59

0,55

192

16,9


202,6

1,28

1,58

113

23,2


389,3

2,05

1,90

393

42,1

R+ Alperujo (dosis 1)

185,5

2,90

0,64

61

13,7

R + Alperujo (dosis 2)

346,7

6,09

0,57

155

18,6

R + Orujo de uva + Biosólido

200,0

1,26

1,59

226

47,1

R + Orujo de uva + Guano

229,2

2,04

1,12

196

35,6

R + Alperujo + Biosólido

292,0

4,83

0,60

341

48,7

R + Alperujo + Guano

424,1

5,12

0,83

391

38,4

Suelo 1

142,3

1,59

0,89

47

13,8

Suelo 2

117,7

1,04

1,13

43

15,2

(1) C de la biomasa microbiana (μgC/g muestra) (2) C (%) (3) C de la biomasa/C org. total (%) (4) Respiración basal (μg C-CO 2 g suelo-1 día-1 ) (5) Cociente metabólico

El cuociente metabólico (qCO2) es otro parámetro muy útil para evaluar la estabilidad y el grado de madurez de un sistema restaurado. El qCO2 equivale a la respiración microbiana

(inmaduros), dada su alta tasa de generación microbiana inicial; este parámetro es muy bajo

debe ser elevado en ecosistemas jóvenes

de qCO2 elevados en comparación con los

por unidad de biomasa. El valor de qCO 2

en ecosistemas maduros. Debido a que los relaves acondicionados son sistemas inmaduros y no estabilizados, se obtienen valores

39


suelos locales (Tabla 5.3). Sin embargo, en la medida que el sistema evolucione ade-

Finalmente, es importante enfatizar que

cuadamente, se esperaría que estos valores disminuyeran, por lo que este parámetro

evaluados en el tiempo, desde la aplicación de los acondicionadores a los relaves

puede ser utilizado para evaluar la estabili-

de interés, para establecer si se producen

dad y los cambios en la calidad del sustrato

cambios significativos en las tendencias en

en el largo plazo.

el mediano y en el largo plazo.

40

los parámetros microbiológicos deben ser


6| Recomendaciones Generales

L

a zona norte-centro de Chile presenta un clima árido y semiárido, con precipitaciones escasas. Como consecuencia, los suelos de la zona o los sustratos como los relaves

incorporar el acondicionador mezclándolo

con los primeros 15-20 cm de los relaves. Se recomienda aplicar el material de esta forma por las siguientes razones:

presentan una tendencia a la salinización. Este fenómeno se debe a que la evaporación predomina por sobre la infiltración de agua y, por ende, no se produce un lavado de las

•

sales sino que éstas tienden a acumularse en la superficie. Es por ello que es muy

fácilmente fuera del sitio, particularmente

en lugares ventosos.

importante utilizar acondicionadores que

favorezcan la infiltración de agua a través del relave.

•

Los acondicionadores orgánicos frescos, como los guanos y los biosólidos, están sujetos a intensos procesos de degrada-

ción de la materia orgánica. Por lo tanto, al aplicarlos a los relaves, gran parte de la materia orgánica de la enmienda se performa de CO2 debido a los procesos de •

Para que se produzcan los procesos de adsorción y complejación de los metales solubles es necesario que la materia orgánica entre en contacto con los relaves o que se maximice la superficie de contacto entre ambos materiales. Por ende, mezclar los relaves con el acondicionador favorecerá los procesos de inmovilización

Básicamente, existen dos formas de aplicación de los acondicionadores: depositándolos sobre la superficie de los relaves (sin mezclar); o bien incorporándolos con los relaves.

Los resultados de diversas investigaciones señalan que la estrategia más recomendable para la zona norte-centro del país es

Al aplicar un material orgánico en la superficie, las raíces de las plantas establecidas tienden a desarrollarse en la capa orgánica superior, sin traspasar en forma importante hacia la capa de relaves subyacente, existiendo una escasa conexión de los materiales en la interfase acondiciona-

dor-relave, por lo que el material queda expuesto a procesos erosivos.

derá del sistema durante el primer año en mineralización de carbono. Es importante considerar este fenómeno al momento de establecer las dosis de aplicación de estos acondicionadores.

La densidad de la mayoría de los acondicionadores orgánicos es baja (< 0,9 g cm-3), por lo tanto, si se aplican en la superficie el material será transportado

de los metales. La aplicación de los acondicionadores en terreno generalmente requiere de

•

41


la utilización de maquinaria pesada. El porcentaje de sólidos contenidos en el acondicionador es la principal característica que determina el tipo de maquinaria requerida y los procedimientos de aplicación. Los materiales que contienen

Una vez que el acondicionador se en-

•

cuentra esparcido sobre la superficie de los relaves, debe ser mezclado con los primeros 15-20 cm de relaves, para lo cual

se puede utilizar un arado de disco.

2-20% de sólidos pueden ser bombeados con un carro esparcidor de guano,

La incorporación de acondicionadores orgánicos debe realizarse lo antes posible para

mientras que los materiales con un 20% o más de sólidos pueden ser depositados

evitar la pérdida del material por erosión eólica, la volatilización de nitrógeno o la escorrentía superficial.

con un camión tolva.

42


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