HIDRO F
Minería sustentable
¿QUÉ SOLUCIÓN PROPONEMOS?
Hormigón autorreparable
Como buscamos evitar filtraciones, lo primero que se nos ocurre es rellenar las grietas con algún material como hormigón, deteniendo el flujo de material de forma directa.
Sin embargo:
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Los relaves se mantienen activos durante largos periodos de tiempo.
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Pese a estar inactivos o abandonados, siguen ocurriendo reacciones químicas y procesos físicos, que afectan su estructura, pudiendo generar filtraciones.
Entonces, una simple inyección de hormigón, con el paso del tiempo puede volver a agrietarse y seguir filtrando, por lo que esta sería una solución temporal.
Necesitamos una solución a largo plazo...
En la actualidad, gracias a los avances de la bionanotecnología, está en desarrollo una nueva clase de hormigón: el autorreparable o bio-hormigón.
Su funcionamiento se basa en la composición del hormigón: cemento en su mayoría (junto con agua, arenas, etc), que a su vez, está compuesto químicamente por sílices, hierro y cal (CaO).
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¿Cómo se repara?
Existen varias alternativas, pero una de ellas son las bacterias, que inducen la precipitación de carbonato de calcio y son resistentes a medios alcalinos (ya que, por su composición química, el hormigón es de pH básico y las bacterias deben sobrevivir aquí).
Esta habilidad, surge como consecuencia del tamaño de las bacterias y los procesos metabólicos que desarrollan. Es por ello, que existen diversos organismos que pueden ser usados para este fin, pero proponemos la Bacillus Subtilis, debido a que ya ha sido probada en otros estudios y se ha demostrado que puede realizar este procedimiento con éxito. [1]
Bacillus Subtilis
Son bacterias grampositivas (se tiñen de azul o violeta por tinción de Gram), aerobias (pueden sobrevivir en medios con oxígeno), formadoras de esporas y ubicuas, es decir, pueden habitar gran diversidad de lugares, como capas superiores de suelo y tubo digestivo de animales. Pueden contaminar relativamente fácil distintos alimentos, sin embargo, se consideran no patógenas y se utilizan como probióticos.
Además, en agricultura es muy usada por ser un excelente agente de control biológico de enfermedades causadas por hongos de suelo y otras bacterias. [2]
Uso en bio-hormigón
Para rellenar las grietas, las bacterias forman cristales de carbonato de calcio mediante nucleación heterogénea (generada sobre un sistema sobre un sistema sobresaturado y donde la solidificación ocurre en la superficie de algún material sumergido) sobre la pared celular bacteriana.
Para que este proceso pueda ocurrir, las bacterias necesitan de cationes de calcio disponibles y un pH adecuado para su supervivencia. Además, se han hecho estudios añadiendo bacterias directamente al hormigón, pero su permanencia en el tiempo demostró ser mucho mejor al estar encapsuladas, liberándose al contacto con agentes externos como agua. Para ello existen diversas técnicas, pero las más comunes son mediante hidrogel y agregados livianos como arcilla. Cabe destacar que, las cápsulas contienen el calcio requerido por la bacteria para la precipitación y nutrientes que permitan su supervivencia una vez activas.
Relaves y bio-hormigón
Debido a las ventajas del hormigón autorreparable, proponemos su inyección en las grietas de los relaves, permitiendo así una solución más estable en el tiempo que, si bien puede suponer un coste mayor a corto plazo (el biohormigón es aproximadamente un 35% más caro que el hormigón común), a largo plazo resulta conveniente, considerando la reducción en los costes de mantención.
Sin embargo, hay un problema: el relave es un material ácido y puede llegar a tener valores de pH de hasta 2, mientras que las bacterias Bacillus Subtilis son capaces de vivir normalmente en medios de aproximadamente 6 pH. [3]
¿Cómo podemos solucionar esto?
Cal viva
La cal viva u óxido de calcio (CaO), es un mineral que se consigue a través de la calcinación del carbonato de calcio. Este material posee una capacidad de neutralizar el pH ácido, por lo que ayudaría de dos maneras dentro del relave:
La primera es que la neutralización del relave también ayudaría a generar un medio al que las bacterias sí estén adaptadas, y en el cual puedan vivir.
La segunda es que reduciría la capacidad de creación de ácidos dentro del relave. Mientras mas ácido, más probable es que se descompongan los minerales del relave, y que, por lo tanto generen elementos tóxicos. [4]
¿Y LA COMUNIDAD?
Con esta solución las comunidades aledañas a relaves de la VI región se verán beneficiadas ya que no habrá más filtraciones horizontales que puedan perjudicar sus productos agrícolas a comercializar y también reduciría la contaminación de aguas subterráneas de la zona.
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Por otro lado, como la bacteria Bacillus Subtilis habita en las capas superiores de la tierra y además, suele usarse como fungicida en la agricultura, buscamos lograr que los pequeños agricultores se vean beneficiados, educándolos para que puedan cultivar el organismo y venderlo posteriormente a las grandes mineras para que produzcan biohormigón y lo utilicen en los relaves. De esta forma se crea una relación entre ambas industrias que ayuda a la economía de la comunidad.
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Referencias:
[1]GONZÁLEZ, A., PARRAGUEZ, A., DELGADILLO, R. 2018. Estudio sobre el rendimiento de bacterias como agente de auto-reparación en el hormigón bajo diferentes condiciones de temperatura y tipo de cemento. [en línea]
<https://repositorio.usm.cl/handle/11673/43497?show=full> [consulta: 21 julio 2020]
[2]CAÑAS, E. 2010. Microorganismo redentor del suelo. [en línea]
<http://www.bioquirama.com/pdf/La-bacteria-Bacillus-subtilis.pdf> [consulta: 22 julio 2020]
[4]FUENTES, B. 2018. Propuesta de adición de reactivo para tratamiento de relave. [en línea]
<https://repositorio.usm.cl/bitstream/handle/11673/43726/3560901063963UTFSM.pdf?sequence=1> [consulta: 21 julio 2020]
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por otro lado las comunidad debe ser parte de todo este proyecto, por eso, una de las medidas es educar en las comunidades aledañas a los relaves acerca de como funciona este hormigón auto-reparable, cómo se cultivan estas bacterias, cuales son las propiedades y beneficios de esta bacteria, y como todo esto ayuda finalmente al beneficio de la comunidad en general.
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