Aspectos Técnicos y Modelación Numérica de Barreras Reactivas Permeables para la Remediación de Acuíferos

Abstract

En los últimos años se ha visto un explosivo crecimiento de la actividad minera en nuestro país, que si bien ha permitido avances en el tema económico, por otro lado ha causado graves externalidades al medio ambiente. En particular, faenas mineras como depósitos de relaves, pilas de lixiviación y botaderos han afectado los recursos hídricos subterráneos mediante la introducción de compuestos contaminantes ajenos a su calidad natural.

El presente trabajo tiene como principal objetivo estudiar el uso de la alternativa de remediación de acuíferos llamada Barreras Reactivas Permeables, y evaluar su aplicabilidad en eventos de contaminación de aguas subterráneas por efluentes mineros. En una primera etapa de este trabajo se realizó una caracterización físico-química de la calidad de las aguas residuales de los procesos mineros de cobre y oro y de las aguas subterráneas impactadas por estos efluentes líquidos. También se abordaron dos casos internacionales en que se observaron sustanciales mejoras en términos de la calidad de los acuíferos contaminados, sin embargo todavía falta estudiar su efectividad en el largo plazo. En el caso de nuestro país, aunque se han llevado a cabo algunos avances, todavía no se ha implementado esta alternativa.

Para estudiar la aplicabilidad de este método de tratamiento se emplea el programa computacional Visual MODFLOW para desarrollar un modelo conceptual y numérico que reproduzca el transporte y los mecanismos de remoción de contaminantes dentro de una Barrera Reactiva Permeable. Específicamente, se considera un escenario donde existe contaminación del medio saturado, debido a una infiltración continua de lixiviados con una alta carga de sulfatos y metales como fierro y cadmio, los cuales provienen principalmente de un depósito de relaves mineros afectado por drenaje ácido minero.

Para determinar los procesos de remoción de estos contaminantes se revisó una serie de estudios recogidos de la literatura internacional para identificar los mecanismos de reducción de sulfatos y la precipitación química de los metales.

Además, se simularon dos tipos de barreras reactivas, una a base de materiales orgánicos y otra con hierro cero-valente, donde esta última demostró ser más efectiva en la remoción de sulfatos con una eficiencia superior al 90%.

Dentro de las modelaciones planteadas, se efectuó un análisis de sensibilidad de algunos parámetros hidrogeológicos y cinéticos para precisar la incidencia de éstos, sobre la eficiencia de remoción del tratamiento. Lo anterior, dio como resultado una gran variabilidad de algunos de ellos, siendo reconocidos como claves en el proceso de remediación.

Por último, se validaron y compararon los resultados obtenidos en la simulación de una Barrera Reactiva que emplea como medio reactivo el uso de compuestos orgánicos, con un caso de contaminación ocurrido en Canadá, en el cual se emplea esta misma clase de barrera para la limpieza del acuífero. Al comparar ambos casos, los resultados en cuanto a eficiencias de remociones alcanzadas fueron muy similares. Por otra parte, los tiempos de residencia de los contaminantes dentro de la barrera presentan una diferencia de apenas un 6%. De acuerdo a estos resultados, el empleo de este software computacional es adecuado para modelar numéricamente el desempeño de una Barrera Reactiva Permeable.