Mineralogía y geoquímica: su efecto en los problemas ambientales
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Ciencias de la Tierra y el Espacio, 2006, Vol.7, pp.21--31, ISSN 1729-3790 Mineralogía y geoquímica: su efecto en los problemas ambientales, procesos tecnológicos, la minería y desechos urbanos Dr. Jesús Manuel López Kramer (1), Ing. José Gandarillas Hevia (1), Dr. Eduardo Acevedo del Monte (2), MSc. Jesús Moreira Martínez (3) (1) Instituto de Geofísica y Astronomía. Calle 212 No.2906, La Lisa, C. Habana, CP 11600, Cuba. Centro de Investigaciones Minero Metalúrgicas. Carretera Varona. No. 12028, Capdevila, Boyeros, Ciudad Habana, Cuba. (3) Instituto de Geología y Paleontología. Carretera Central y Línea del Ferrocarril, San Miguel del Padrón, Ciudad de la Habana, Cuba. (2) Recibido: enero-octubre, 2006 Aceptado: noviembre, 2006 Resumen El trabajo aborda aspectos de la geología ambiental referidos a los minerales en sus dos vertientes: como agentes de contaminación como ayuda en la resolución de problemas ambientales Se analizan aspectos generales relacionados con la Mineralogía y la Geoquímica Ambiental en yacimientos, vertederos y zonas de acumulación de minerales, centrando la atención en el estudio del impacto de los problemas ambientales en la salud humana relacionados con la contaminación con zinc, plomo, arsénico, mercurio y cadmio. Y la utilización de minerales como la zeolita, caolinita, carbonatos, óxidos de hierro y manganeso para resolver estos mismos problemas de contaminación. Por primera vez para Cuba, se presenta una clasificación de un grupo importante de yacimientos minerales por tipos genéticos y las posibilidades de generación de drenaje ácido en los mismos y su influencia en el medio ambiente. Se propone también desarrollar un programa de investigación en varios aspectos de la geoquímica ambiental, entre los que se encuentran la comprensión de los ciclos biogeoquímicos de los posibles contaminantes y la evaluación del impacto humano en tales ciclos, mediante la identificación y medición de las fuentes. Palabras clave: Minería, problemas ambientales Abstract The work considers aspects of the environmental geology referred to the minerals in two approaches as: agents of contamination means for resolution of environmental problems General aspects related to mineralogy and environmental geochemistry of mineral deposits, drains, garbage and mineral tailing dumps are analyzed centering the attention in the study of the impact of the environmental problems on human health related to the contamination with zinc, lead, arsenic, mercury and cadmium. It is proposed a classification of an important group of mineral locations by genetic types and possibilities of their acid drainage generation. Interpretation of satellite images, field visits, previous investigations – those where lab techniques like mineragraphy were used, chemical analysis, electronic micro probe as well as an ample bibliographical information on the treated subjects, are included in the applied methodology. It is also proposed to develop a research program about several aspects of environmental geochemistry, among which are the understanding of biogeochemical cycles of the possible polluting agents and the evaluation of human impact in such cycles, by means of identification and measurement of the sources. Key words: Mining, environmental problems Mineralogía y geoquímica: su efecto en los problemas ambientales, procesos tecnológicos, la minería y desechos urbanos Introducción En el caso de la actividad minera es común que fijemos la atención sobre los impactos ambientales de origen industrial más evidentes (impacto visual), olvidando los aspectos mineralógicos y químicos que se derivan de dicha actividad o de las variaciones geoquímicas naturales asociadas a la simple presencia de un tipo de depósito mineral. Son precisamente estos aspectos en los que esta basado el trabajo, esto es, en investigaciones realizadas en temas anteriores en los que se utilizaron modernas técnicas de laboratorio como la mineragrafía, análisis químicos, microsonda electrónica, interpretación de imágenes satelitales incluyendo los datos de las visitas de campo, así como una amplia información bibliográfica sobre los temas tratados. Muchos minerales son solubles bajo determinadas condiciones físico-químicas. La introducción de estos metales o sales al ciclo exógeno es necesario examinarla bajo la óptica de la geoquímica, por lo que en el trabajo se abordan de forma general aspectos básicos referidos a la mineralogía y geoquímica ambiental. Materiales y métodos En la metodología aplicada se incluye la interpretación de imágenes satelitales, visitas de campo, investigaciones anteriores en las que se utilizaron técnicas de laboratorio como Mineragrafía, análisis químicos, microsonda electrónica y una amplia información bibliográfica sobre los temas tratados. Fig. 1. Esquema de la División Político Administrativa de la República de Cuba. Resultados y discusión ALGUNOS METALES PESADOS DE MUY ALTA TOXICIDAD Los efectos de la exposición a cualquier sustancia tóxica dependen de la dosis, duración y características personales. La evaluación continua de la exposición de la población a compuestos químicos ambientales se realiza por el método conocido como Biomonitoreo y consiste en el análisis de la exposición humana a los compuestos químicos por medio de la determinación de los mismos o sus metabolitos en muestras humanas, como sangre u orina. Esta información ayuda a prevenir enfermedades que resultan de la exposición a sustancias químicas contaminantes. Los minerales a menudo entran en nuestro organismo, en unos casos por ingestión junto con los alimentos, en otros casos a través de la respiración y pueden producir efectos por lo general nocivos para la salud. Así por ejemplo, el polvo de sílice ocasiona la enfermedad denominada silicosis, y los asbestos, la asbestosis. Por otra parte, los minerales pueden alterarse químicamente liberando su contenido metálico, el que puede tener en ocasiones efectos muy tóxicos para la salud humana y ambiental. Metales pesados La presencia de minerales de arsénico, teluros, zinc, cobre, plomo, cromo, en las menas de los yacimientos es una fuente conocida de estos elementos, sin embargo, los minerales raros y elementos trazas, con insignificante concentración a menudo resultan significativos en los concentrados industriales o al encontrar un medio natural de concentración. 22 Mineralogía y geoquímica: su efecto en los problemas ambientales, procesos tecnológicos, la minería y desechos urbanos Krapiva et al., 1989 y Bortnikov et al., 1989, refieren la presencia de arsénico (19.6 - 0.4 % de masa), y mercurio (0.01 - 0,12 % de masa) en los cobres grises (tetraedrita – tenantita), de un grupo significativo de yacimientos sulfurosos de Cuba. Estos minerales se caracterizan por amplios límites de isomorfismo de metales y semimetales. En la presa Niña Bonita, ubicada en los límites de Ciudad Habana, entre los municipios La Lisa y Bauta, Cuba, se han producido afectaciones ambientales relacionadas con el desarrollo urbano e industrial que se ha producido en áreas aledañas. Estas alteraciones están relacionadas con los efluentes de los centros industriales, laboratorios, hospitales y pequeños núcleos urbanos que llegan a la presa. Los síntomas de tales afectaciones vienen presentándose desde algunos años atrás cuando se comenzó a observar la muerte, sin causas aparentes de gran cantidad de peces. En los peces (Campos et al., 1997) se detectaron concentraciones de mercurio y cadmio en el orden del límite máximo admisible para su consumo y en el caso del mercurio se presentan concentraciones por encima del límite admisible para el consumo. En ambos casos, los altos niveles de estos metales en los sedimentos, deben ser en gran medida la fuente desde la cual los peces la incorporan a su organismo, teniendo en cuenta en primer lugar la alimentación bentónica que tienen estos peces durante una etapa de sus vidas y en segundo lugar la elevada asimilación de estos elementos con relación al bajo potencial de eliminación (Tabla I). Tabla I. Valores promedios de las concentraciones de metales traza (mg/kg) en peces de la presa Niña Bonita). Fuente. Laboratorio Centro de Investigaciones Pesqueras. Media Metal/Estadígrafo Media General I II CADMIO 0,12 0,12 0,1 MERCURIO 0,021 0,43 0,3 Desviación estándar Rango Límite Admisible 0,1 0-0,29 0,1 0,26 0,01-0,74 0,5 La posible presencia de elementos como Pb, Zn, Cd y Cu en los vertederos urbanos de Ciudad de la Habana (Olivares et al, 2006) hacen posible su incorporación al medio mediante la quema de los residuos, aguas superficiales, con la consiguiente contaminación del suelo y manto freático (Fig. 2). En algunos casos los vertederos coinciden espacialmente con siembras de viandas y hortalizas con fuerte contaminación gaseosa. Fig. 2. Vertedero ubicado en las proximidades de la calle 100 y Avenida Rancho Boyeros, por cuyos terrenos corre un afluente del Río Almendares que es interrumpido por los desechos, y hacia el que desaguan canales artificiales realizados para el drenaje de los residuales líquidos generados en el vertedero (drenaje ácido). Ciudad de la Habana, Cuba. Arsénico El arsénico se encuentra naturalmente en todo un grupo de minerales y puede entrar al aire, al agua y los suelos en el polvo que arrastra el viento o en el agua proveniente del escurrimiento superficial provocado por las lluvias, que se filtra a través del suelo. La exposición a niveles de arsénico más altos que lo normal ocurre principalmente en lugares de trabajo, cerca de sitios de desechos peligrosos o en áreas con niveles de arsénico naturalmente elevados y puede ser fatal. 23 Mineralogía y geoquímica: su efecto en los problemas ambientales, procesos tecnológicos, la minería y desechos urbanos Los compuestos inorgánicos de arsénico se usan principalmente para preservar madera. El cobre cromato arsenado se usa para producir madera presurizada. Los compuestos orgánicos de arsénico se usan como plaguicidas. Los minerales de arsénico cambian de forma bajo determinadas condiciones y los compuestos comunes de arsénico pueden disolverse en agua. La mayor parte del arsénico en el agua terminará eventualmente en el suelo o el sedimento. Los peces y mariscos pueden acumular arsénico; la mayor parte de este arsénico está en una forma orgánica llamada arsenobetaina, que es mucho menos peligrosa. Ingerir pequeñas cantidades de arsénico presentes en los alimentos y el agua es la forma más común de exposición en aquellas comunidades que viven en áreas con niveles naturalmente altos de arsénico (Delita, Isla de la Juventud), o respirando aire que contiene arsénico por aplicación de plaguicidas, en la metalurgia, inhalando aserrín o quemando madera que ha sido tratada con arsénico. El arsénico es muy común en los yacimientos minerales de oro y polimetálicos de sulfuros masivos con cobre, estando presente en varios minerales. En Cuba la arsenopirita es el mineral principal del mayor yacimiento de oro, Delita, ubicado en La Isla de la Juventud. Por datos de análisis de microsonda electrónica a este mineral los contenidos de arsénico varían entre 43.60 – 45.29 masa. % López-Kramer (1988), estando presente además en los cobres grises (0.44 – 1.02 % de masa). La enargita está presente en las menas del yacimiento de oro Golden Hill, en Las Tunas. La presencia en el área del yacimiento Delita de una planta piloto que años atrás procesó las menas, existiendo aún concentrados de gravitación y flotación en la instalación diseminados en los alrededores. Es necesario proceder al estudio de esta posible fuente de contaminación la cual de forma preliminar se encuentra en buenas condiciones, sin presentar síntomas de oxidación, pensamos que minerales presentes en las menas como las arcillas (caolín) y el grafito, pudieron servir como barrera protectora al concentrado a su acción sobre el medio ambiente. En las inmediaciones del Yacimiento Delita se han realizado estudios que relacionan, de forma preliminar, la salud humana con las aguas y suelos. La presencia de As y Pb en las aguas de Delita responden fundamentalmente a estas instalaciones mineras ya inactivas y a los residuos de esta actividad ricos en arsenopirita, galena y sus derivados secundarios que han acelerado la contaminación natural que ocurre en las zonas mineralizadas como resultado de la oxidación de los sulfuros. Resultados preliminares (Toujague, et al, 2005) identifican ya como contaminantes críticos en el área de influencia de la mina el arsénico en el agua y el plomo en residuos de minería y en sedimento. El cadmio fue identificado como crítico en los residuos de minería y sedimentos y el hierro en todos los medios ambientales. Fueron demostrados en el estudio los niveles de contaminación con plomo, cadmio y hierro; en tanto, la contaminación por arsénico es dada sobre la base de reportes indirectos en agua. Las rutas de mayor importancia resultaron ser los residuos de la minería y los sedimentos. No obstante, la ruta del agua requiere ser analizada con posterioridad para establecer su real magnitud (Toujague, et al, 2005). Plomo En Cuba tenemos todo un grupo de yacimientos polimetálicos de diferentes génesis con altos contenidos de plomo y zinc, como lo son Santa Lucía y Castellanos. En el caso de Santa Lucía, ha sido destapado para la extracción de pirita rica en azufre y hoy en día se encuentran drenando aguas contaminadas generando el llamado drenaje ácido hacia zonas cultivadas. Para el proceso de obtención del ácido sulfúrico, en la planta de Santa Lucía, (Sulfometales) se emplearon durante años las menas de los yacimientos Mella y Santa Lucía (Pb, Zn, Cu, S), además de chatarra de plomo obtenida de acumuladores y otros desechos cuyas cenizas se han acumulado a la intemperie (Fig. 3). El puerto de Santa Lucía es activo para la actividad pesquera, la playa es utilizada por la población y se ha creado un centro turístico internacional con un pedraplén en Cayo Jutías, aspectos a tener en consideración en investigaciones de mayor detalle. 24 Mineralogía y geoquímica: su efecto en los problemas ambientales, procesos tecnológicos, la minería y desechos urbanos Fig. 3. Planta productora de ácido sulfúrico de Santa Lucía, Pinar del Río, Cuba. Obsérvese los diferentes colores que indican contaminación (plomo, azufre y otros metales) desarrollada en los alrededores. Cadmio Los minerales de cadmio, no se encuentran en concentraciones y cantidades suficientes como para justificar una actividad minera directa para la obtención de este elemento, sino que su presencia como mineral acompañante en algunos yacimientos justifica su obtención. Entre los minerales de cadmio, la greenockita (CdS) es el más común. Este mineral se encuentra casi siempre asociado con la esfalerita (ZnS). De esta manera, el cadmio se recupera principalmente como un subproducto de la minería, fundición, y refinación del zinc, y en menor grado de la del plomo y cobre. En el yacimiento Delita se describe el mineral de cadmio gudmundita López-Kramer (1988), en la esfalerita los contenidos de cadmio varían entre 0.24 – 0.61 % de masa. En los yacimientos polimetálicos se han determinado concentraciones de cadmio en varios minerales. Debido a su toxicidad, el cadmio se encuentra sujeto a una de las legislaciones más severas en términos ambientales y de salud humana. Los especialistas en alimentación fijaron niveles específicos para controlar las concentraciones de cadmio que pueden ocasionar daños renales tras largos períodos de exposición, y también de plomo, causante de anemia y desórdenes hepáticos y neurológicos. Un máximo de 0.4 mg/kg debería encontrarse en el arroz. El cadmio no debería exceder los 2 mg/kg de moluscos, excluidas las ostras y la misma cantidad en los cefalópodos, como los calamares y pulpos. Mercurio La forma principal de mercurio en la naturaleza es el cinabrio (HgS), el que constituye la mena principal para la obtención de este metal. En las menas y concentrados de los yacimientos de oro de Cuba se han determinado minerales portadores y concentraciones de mercurio. En el yacimiento Nuevo Potosí de Holguín, Cuba, fue determinada la unión ínter metálica de Au-Ag-Hg (Ag-53 %, Au-35 %, Hg-12 % de masa) por análisis de microsonda electrónica y concentraciones de mercurio de hasta 11 ppm en los concentrados del yacimiento Delita López-Kramer (1988). Contaminación por metales pesados, específicamente por Hg se ha detectado en la planta de Cloro - Sosa de Sagua, Villa Clara, Cuba, con la posible contaminación del río Sagua La Chica, con una población con tradición pesquera (Medero, et al, 2006). Este río desemboca en el puerto de Isabela de Sagua, con especies marinas concentradoras de este metal como lo son los moluscos y ostiones. La principal fuente de contaminación con mercurio, en relación con la actividad minera, viene de los residuos líquidos y gases emitidos en el proceso de obtención del oro por amalgamación. El mercurio gaseoso emitido es depositado en los suelos que rodean las instalaciones (Fig. 4). Esta técnica ha sido ampliamente utilizada en la minería artesanal, causante de la contaminación de los grandes ríos de Venezuela, Colombia y Brasil. En Cuba se utilizó de forma controlada en la pequeña planta ubicada en Aguas Claras, Holguín, y posiblemente en Descanso Meloneras, Placetas, Villa Clara de la cual no se conserva la información. 25 Mineralogía y geoquímica: su efecto en los problemas ambientales, procesos tecnológicos, la minería y desechos urbanos De todas las especies de mercurio conocidas, la más peligrosa es sin duda el metilmercurio (CH3Hg). Aunque la forma exacta en que se produce la metilación del mercurio se desconoce, se sabe que en el proceso intervienen bacterias que participan en el ciclo SO4 2 S2-. Estas bacterias, que contienen metilmercurio, son consumidas por el peldaño superior de la cadena trófica, o lo excretarán. En este último caso el metilmercurio puede ser rápidamente adsorbido por el fitoplancton y de ahí pasar a los organismos superiores. Debido a que los animales acumulan metilmercurio más rápido de lo que pueden excretarlo, se produce un incremento sostenido de las concentraciones en la cadena trófica (biomagnificación). Así, aunque las concentraciones iniciales de metilmercurio en el agua sean bajas o muy bajas, los procesos biomagnificadores acaban por convertir el metilmercurio en una amenaza real para salud humana. Fig. 4. Gases emitidos en el proceso de obtención del oro por amalgamación. Sur de Bolívar. Colombia GENERACIÓN DE DRENAJE ÁCIDO El decrecimiento del pH en las aguas superficiales y subterráneas asociadas a las zonas minerales o a los depósitos de los desechos de su explotación industrial puede ligarse directamente a la serie de fenómenos físico químicos que se derivan de la oxidación de especies sulfuradas (particularmente la pirita: FeS2). La consecuencia directa es la formación del denominado drenaje ácido. El sistema se encuentra así fuertemente regulado por: 1. las cantidades iniciales de pirita en el yacimiento, en las escombreras y depósitos de colas 2. la presencia de bacterias oxidantes (ej. T. ferrooxidans) 3. los niveles de oxígeno Los yacimientos de minerales sulfurosos al exponerse a la intemperie pueden tener un impacto ambiental negativo por la lixiviación producida por acciones climáticas. Estos fenómenos pueden producir drenaje ácido debido a la oxidación química y biológica de los minerales sulfurados. El estudio del comportamiento de estos minerales durante la exploración, explotación y procesamiento ayudaría a diseñar un apropiado manejo lo cual reduciría los riesgos y costos asociados al impacto negativo en el medio ambiente. El conocimiento de la geoquímica de los desechos mineros durante las operaciones mineras y el cierre de minas, es fundamental para el tratamiento de la acidez generada. Las fallas al no identificar el potencial de los desechos mineros de producir drenajes ácidos y la movilización de metales pesados a las aguas (superficiales y subterráneas) con su consiguiente degradación y aporte de niveles de metales pesados al suelo, tóxicos para las plantas y el hombre, son los causantes del fracaso del programa de reforestación. Rectificar estos errores es extremadamente caro. J. Yeates, 1993, menciona dos proyectos en Australia, Captain Flats con $ 3.0 MM USD y Rum Jungle $ 20.0 MM USD. Ejemplos de estudios que dieron la posibilidad de generación de drenaje ácido, lo tenemos en las pruebas realizadas a muestras de minerales de los yacimientos de plata y oro de Santa Lucía, Oro Barita, Susana y Farallón 26 Mineralogía y geoquímica: su efecto en los problemas ambientales, procesos tecnológicos, la minería y desechos urbanos (Castellanos) en Pinar del Río (Fig. 5), que arrojaron como resultado un Potencial de Neutralización Neto negativo (según Pilar Pacheco, comunicación personal). Y.T.Y. Kwong, propone la clasificación de diferentes tipos de yacimientos basado en el estudio de la ocurrencia de drenaje ácido. En la Tabla II se muestran algunos ejemplos para yacimientos cubanos. Fig. 5. Yacimiento Polimetálico Santa Lucía, Pinar del Río, Cuba. Las manchas blancas de la izquierda de la imagen son cenizas de la autocombustión de la pirita, al centro se aprecia un pequeño curso de agua dentro del área de la cantera. Tabla II. Tipos genéticos de yacimientos minerales y su propensión a generar drenaje ácido. Más propensos Clasificación genética 1. Sulfuros masivos exhalativos sedimentarios 2. Sulfuros masivos vulcanogénicos 3. Au - Ag Epitermales Menos propensos Ejemplos cubanos Santa Lucía, Castellanos, Carlota, Guachinango San Fernando, Antonio, Golden Hill, El Cobre (lentes de sulfuros masivos), Elección. Júcaro, Buena Vista. Loma Jacinto, Jobabo, Florencia, El Pilar. 4. Venas de Au mesotermales Delita. 5. Pórfido cuprífero Palo Seco, Arimao, Buey Cabón. 6. Skarns La Purísima, Guaos. Minerales Pirita, esfalerita, galenita.(Au, Ag) Pirita, calcopirita, Zinc, enargita. (Au, Ag). Pirita, esfalerita, (teluros de Au-Ag-Bi). Arsenopirita, antimonita, oro, plata, (sulfosales de Pb, As,Sb). Pirita, magnetita, calcopirita, galena, siderita, (Mo, Ag, Au) Pirita, magnetita, calcopirita. GASES Y AEROSOLES Pensar en problemas relacionados con estos agentes como algo lejano, en zonas mineras y grandes complejos fabriles, es un error común, en las ciudades se generan minerales que sin contener metales de alta peligrosidad, por su composición y tamaños de las partículas constituyen en si un riesgo de salud muy importante. La presencia de sales en la atmósfera ha de estar ligada, inevitablemente, a la presencia de abundante agua en forma de aerosoles. Las más comunes son las sales de origen marino, en el aire cargado de gotas de agua producto de la acción del oleaje y el viento. Un aspecto a tener en cuenta en las ciudades son los servicios hospitalarios y laboratorios. Estos concentran gran variedad de reactivos químicamente puros y desechos que de no ser manejados adecuadamente o poseer instalaciones adecuadas para su manejo y tratamiento pueden comprometer el medio ambiente. En el caso de la minería, es frecuente la formación de aerosoles, ya sea como consecuencia del regado de pistas, o por las voladuras en áreas no secas, o durante los procesos de hidrometalurgia. Este último caso puede llegar a ser bastante problemático ya que en estos procesos se emplean compuestos de alta toxicidad, como el cianuro de 27 Mineralogía y geoquímica: su efecto en los problemas ambientales, procesos tecnológicos, la minería y desechos urbanos sodio (NaCN) en tanques (“bath leaching”), en pilas de lixiviación (“heap leaching”) o el ácido sulfúrico (H2SO4), o en procesos más complejos como el caso de las plantas de recuperación de Níquel por el proceso HPAL (“High Pressure Acid Leaching”) donde la presencia de S02 en el ambiente es fuente de lluvia ácida. En yacimientos como Mella y Santa Lucía, en Pinar del Río, con menas de pirita rica en azufre al ponerse en contacto con el aire los cuerpos minerales, se producen la autocombustión, generando fuego y gases tóxicos. Las plantas generadoras de electricidad que producen con el llamado crudo pesado cubano que contiene hasta 7 % de azufre, trabajan con un proceso de combustión desde el punto de vista térmico ineficiente, algunas ubicadas en zonas densamente pobladas de Ciudad de la Habana son un ejemplo de este tipo de contaminación con una gama de compuestos de azufre de elevada toxicidad. Los pozos de producción de petróleo que se ubican al este de La Habana son otro ejemplo de contaminantes que al dejar escapar libremente a la atmósfera el gas acompañante se percibe a kilómetros el olor a huevo podrido típico de la contaminación por los distintos compuestos de azufre presentes o se quema directamente. En los últimos años se ha comenzado a utilizar el gas acompañante de los pozos en explotación para la generación de electricidad con un proceso más eficiente en el proceso combinado que limita esta situación. Otros ejemplos como la planta productora de ácido sulfúrico de Santa Lucía, que en la actualidad produce directamente a partir de azufre, anteriormente el proceso se desarrollaba utilizando pirita de los yacimientos Mella y Santa Lucía. La Planta de HPAL de Moa, provincia de Holguín, productora de unas 34 000 toneladas anuales de concentrados de níquel y cobalto; algunos de estos ya tienen solución pero en otros aún no se han tomado las medidas correspondientes. En algunos casos las medidas de control son relativamente simples, e incluyen el control del polvo que se puede levantar en las actividades mineras por el movimiento del transporte de carga, voladuras de roca, o perforación donde es efectivo el uso obligatorio por parte de los operarios de máscaras contra el polvo, mojar los terraplenes y vías de acceso. El cuarzo y la Silicosis La fuente del cuarzo se encuentra en las actividades mineras, construcciones, conservaciones de edificios y monumentos, que implican la remoción y trituración de rocas en minas, canteras, o sitios de construcción. Otras actividades que pueden llevar al problema es la limpieza de muros con arena a presión, o la utilización de abrasivos (contengan o no cuarzo) si se emplean en materiales que contengan sílice. El polvo de sílice cristalina es invisible a simple vista, y es tan ligero que se mantienen en el aire y puede recorrer grandes distancias afectando a poblaciones que en principio no deberían ser de riesgo (Higueras y Oyarzun, 2005) de contraer enfermedades pulmonares como la silicosis. Grandes contaminadoras por esta vía lo han sido las plantas productoras de cemento, Carlos Marx de Cienfuegos, Mercerón de Santiago de Cuba, Cementos Curazao del Mariel, expulsaban a la atmósfera toneladas de material fino que se podía observar en los cañaverales y poblados de los alrededores, hasta que se les instaló el electrofiltro (captador de partículas). La planta productora de carbonato de calcio Coco Peredo en provincia Habana es otro ejemplo que aún perdura. Asbestos y la asbestosis Las fibras de asbesto pueden causar problemas serios de salud, si se inhalan pueden interferir en el funcionamiento normal de los pulmones. Tres enfermedades específicas—asbestosis, cáncer del pulmón y otro tipo de cáncer conocido como mesotelioma—han sido relacionadas con la exposición al asbesto (Higueras y Oyarzun, 2005). Estas enfermedades no se desarrollan inmediatamente después de haber inhalado fibras de asbesto y en algunas ocasiones pueden pasar 20 años antes de que aparezcan los síntomas. Al igual que cuando se fuma, cuantas más fibras sean inhaladas por una persona, mayor será el riesgo de que esa persona desarrolle una enfermedad relacionada con el asbesto. Los problemas más graves causados por la exposición al asbesto han sido experimentados por algunos trabajadores que laboraron en industrias donde estuvieron expuestos a niveles muy altos de asbesto en el aire (Ej. trabajadores en la industria de fabricación de barcos). El asbesto es resistente, no se quema, resiste la corrosión y es un buen aislante. Se estima que existen materiales que contienen asbesto en escuelas primarias y secundarias. El asbesto se usa generalmente en las escuelas como aislante y en materiales de construcción. También se ha usado en baldosas para pisos y cielorrasos, en tuberías de cemento-asbesto, en papel corrugado para envolver, en aislamiento acústico y decorativo. Por ejemplo, la pelusa blanca que usted puede ver cuando una pieza de cielorrasos se ha desprendido puede ser un tipo de material de asbesto. 28 Mineralogía y geoquímica: su efecto en los problemas ambientales, procesos tecnológicos, la minería y desechos urbanos La presencia de la planta asbesto-cemento en Artemisa, provincia La Habana, que produce tanques para el almacenamiento de agua potable, techos para las casas y almacenes, es algo sobre lo cual llamamos la atención, ya que nos hace convivir directamente con la presencia de este mineral y sus desechos que se generan en grandes cantidades en tiempos de ciclones. ALGUNOS MINERALES EMPLEADOS EN LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS AMBIENTALES Los carbonatos Los carbonatos constituyen un grupo mineralógico importante por su variedad y abundancia. Presentan aplicaciones variadas, por su abundancia y el bajo costo de su extracción minera. Las rocas carbonatadas en nuestro país constituyen aproximadamente el 70 % del total y en ellas se manifiestan los procesos cársicos en diferentes grados. Contamos con abundantes fuentes de estas materias primas con altísima calidad, como ejemplos tenemos los yacimientos Colina y Beluca ubicados en San José de las Lajas, provincia La Habana, Cuba, que suministran la materia prima a la planta Coco Peredo que produce diferentes surtidos de carbonato de calcio con 98 % de CaCO3 que son utilizados en: 1. 2. 3. Aditivos para pastas dentales, jabones, lodos de perforación para petróleo, producción de tuberías plásticas y otros. Revestimientos de papeles de calidad. Medicamentos. Dentro del campo medioambiental las calizas por sus características de reaccionar con los ácidos y otros compuestos químicos, descomposición térmica a temperatura relativamente baja (del orden de los 600ºC) y dar origen a la denominada cal viva (CaO) o a la cal dolomítica (CaO+MgO), con importantes aplicaciones son utilizadas en procesos de desulfuración durante procesos de combustión o metalurgia, procesos ambos en los que a menudo se producen óxidos de azufre gaseosos que escapan al medio ambiente, dando origen al fenómeno de lluvia ácida. La presencia de caliza en el medio de combustión, ya sea como lecho fluido, o como aditivo, impide la formación de estos compuestos. Uno de los mayores problemas que plantea la minería en general y del níquel en particular en el proceso HPAL utilizado por la Moa Níquel, provincia de Holguín, y posiblemente para el procesamiento de las menas del yacimiento San Felipe, en la provincia de Camaguey, es el drenaje ácido (DAM). Para su tratamiento en general se pueden emplear diversas técnicas, uno de ellos emplea las calizas, CaCO3 mineral que se puede extraer a bajos costos por medio de una cantera a cielo abierto o en el caso de Moa, se obtiene a partir de los fangos carbonatados (coralinos) depositados en el mar que son dragados. Zeolita natural A partir del año 1974, en Cuba se realizó una intensa búsqueda geológica del llamado mineral del siglo la zeolita natural, como resultado de dichos estudios se descubrieron y evaluaron 13 yacimientos con más de 200 millones de toneladas de reservas y se construyeron cuatro plantas con una capacidad de 150,000 t /año cada una. Paralelamente a los trabajos geológicos se desarrollaron investigaciones sobre las aplicaciones y usos de las zeolitas naturales. Los resultados obtenidos generaron una serie de productos que constituyen renglones importantes de sustitución de importaciones y un importante renglón exportable, países como España, Colombia, Brasil, Italia, Panamá han recibido durante años zeolitas cubanas de diferentes yacimientos para diferentes usos, con un soporte técnico metodológico. Se han obtenido buenos resultados en aplicaciones en la agricultura, alimentación animal, tratamiento del fango de dragado y la depuración de aguas contaminadas de los puertos, potabilización de aguas, depuración biológica, tratamiento de aguas albañales e industriales contaminadas, como floculantes en el tratamiento de agua potable, eliminación de cloro en aguas para uso industrial, mejoramiento y conservación del suelo, tratamiento de suelos contaminados con sustancias radioactivas, empleo extensivo en áreas verdes, en lechos de animales, obtención de fertilizantes de liberación controlada para su empleo, zeolitas cargadas para substratos (litonita) y agromenas con adiciones de fuentes de materia orgánica entre otras. Minerales del grupo de las arcillas Debido a su estructura cristalina, las arcillas son intercambiadores de iones muy eficaces. Las arcillas poseen una carga neta superficial negativa que les permite absorber cationes y materia orgánica. Lo anterior tiene un gran 29 Mineralogía y geoquímica: su efecto en los problemas ambientales, procesos tecnológicos, la minería y desechos urbanos impacto en la composición química de ríos y agua de mar. Están siempre presentes en sedimentos marinos de los cuales en general representan la mayor parte (Huerta, 2005). Dentro del grupo de las arcillas, las bentoníticas por su plasticidad y capacidad de hinchamiento son aptas para lodos de perforación, impermeabilizantes, filtrantes, decolorantes, se usan preferentemente en la confección de “liners” filtrantes en forma de capa que se colocan en la base de los depósitos de residuales urbanos y/o industriales. El yacimiento principal es Managua ubicado al sur de La Habana. Se utilizan para lodos de perforación, impermeabilizante en obras hidráulicas, piscinas de oxidación (tratamiento de residuales), cerámica, pinturas, soporte de insecticidas, en el tratamiento de licores como floculante y clarificante de la industria cervecera, vinatera, aceites. Existen en el país otros depósitos como Vado del Yeso en Granma, y Chiqui Gómez en Villa Clara. También dentro del grupo de las arcillas están las arcillas caoliníticas; los principales yacimientos de caolín se localizan en la Isla de La Juventud, en Río El Callejón. Se explotan para cerámica blanca, vajillera, roja, cemento blanco, goma, plástico, papel. Se ha probado con éxito para producir floculante en el tratamiento de aguas de beber (obtención de sulfato de alúmina). Óxidos y oxihidróxidos de hierro y manganeso En Cuba son conocidos todo un grupo de yacimientos de minerales de manganeso ubicados al norte de la Ciudad de Santiago de Cuba que fueron parcialmente explotados y se conocen reservas en los yacimientos Barrancas y Los Chivos. Los óxidos y oxihidróxidos de hierro y manganeso debido a sus propiedades coloidales y estructurales poseen una gran importancia en los procesos naturales (y ahora industriales), en la fijación de metales de alta toxicidad. El manganeso es necesario para el crecimiento de los recién nacidos, esta relacionado con la formación de los huesos, el desarrollo de tejidos y la coagulación de la sangre, con las funciones de la insulina, la síntesis del colesterol y como activador de varias enzimas. Conclusiones 1. 2. 3. La mineralogía del yacimiento que se explota, él o los metales presentes en los minerales, los procesos metalúrgicos que se emplean y los efectos del clima de una región sobre la posible naturaleza contaminante de las variables anteriores, deben ser tratados con la profundidad requerida, analizando finalmente el problema bajo una perspectiva ambiental más amplia. Es preciso intensificar actividades de investigación en varios aspectos de la geoquímica ambiental, entre los que se encuentran la comprensión de los ciclos biogeoquímicos de los elementos y la evaluación del impacto humano en tales sistemas, mediante la identificación y medida de las fuentes. Existen laboreos mineros, concentrados de minerales y colas de su tratamiento con diferentes niveles de incidencia en el medio ambiente que necesitan ser estudiados en detalle para la aplicación de medidas correctivas y de mitigación específicas para cada caso, con el objetivo de reducir el impacto ambiental que provocó la explotación y beneficio de las menas. 30 Mineralogía y geoquímica: su efecto en los problemas ambientales, procesos tecnológicos, la minería y desechos urbanos Referencias Bortnikov, N, J. López-Kramer, A. Guenkin, A. Kulnev. (1989), Composición Sustancial y Condiciones de Formación del Yacimiento de Oro Delita. (República de Cuba). Geología de los yacimientos Minerales. Pág. 3 – 19, Tomo XXXI. Vol. 5, Moscú. Campos, M., E. Azcuy, G. Valdés, T. Torres. (1998), Identificación y evaluación de impactos ambientales en la Presa Niña Bonita, Municipio Bauta. Pág. 176 Geologia y Mineria 98. III Congreso Cuba. De la Rosa, D., (2006). 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