Revisión bibliográfica de biorreactores para el tratamiento de aguas de la minería de la Región Metropolitana de Chile

Abstract

En Chile, el agua es un recurso natural cada vez más escaso. En el año 2022 se declararon 188 comunas a lo largo de todo el país con escasez hídrica. El sector agropecuario tiene un gasto del 82% del agua para consumo del país, a comparación del minero que sólo utiliza un 3%. El recurso hídrico en la minería es utilizado en los procesos de separación de minerales, para facilitar la extracción del metal de interés. El agua residual y los relaves son almacenados en tranques o embalses. Una vez decantada las partículas sólidas en suspensión en el agua, pasa a llamarse “aguas claras” que en algunos casos no se pueden recircular al proceso productivo y se evaporan sin uso productivo. El objetivo del presente trabajo fue evaluar la estrategia de biorreactores para el tratamiento de aguas claras de relaves mineros de la Región Metropolitana. La metodología consistió en estudiar dos fuentes de aguas claras en la región Metropolitana de Santiago (Chile), correspondientes a las del embalse Carén y el tranque Ovejería. En ambas faenas se presenta la misma problemática química: exceso de sulfatos (SO42-) y molibdeno (Mo) que no cumplen la normativa chilena NCh 1333 de calidad de aguas para diferentes usos (riego agrícola). Mediante una comparación de métodos convencionales y no convencionales para el tratamiento de aguas, se estudiaron factores de sustentabilidad. Los tres tratamientos para disminuir las concentraciones de SO42- son: biorremediación mediante el uso de microalgas, uso de mezclas orgánicas en barreras permeables reactivas, y uso de diferentes fuentes de carbono para aumentar metabolismo y rendimiento de bacterias reductoras de sulfatos. Los tres tratamientos para reducir las concentraciones de Mo son: Uso de carbón activo de tusa de maíz para adsorción de Mo, utilización de fuentes artificiales de agua mediante especies vegetales y materiales para adsorción granular, y biosorción de Mo utilizando un material en base a algas pardas en aguas residuales. Finalmente, se eligieron los métodos de microalgas para tratar las altas concentraciones de SO42- y carbón activado para las altas concentraciones de Mo. En ambos casos los materiales utilizados pueden ser empleados en biorreactores para evaluar su rendimiento in situ.

In Chile, water is an increasingly scarce natural resource. In the year 2022, 188 municipalities throughout the country were declared to be facing water scarcity. The agricultural sector accounts for 82% of the country's water consumption, in contrast to the mining sector, which uses only 3%. Water in mining is utilized in mineral separation processes to facilitate the extraction of the desired metal. Wastewater and tailings are stored in ponds or reservoirs. Once solid particles in suspension in the water have settled, it is referred to as "clear water," which, in some cases, cannot be recirculated into the production process and evaporates without productive use. The objective of this study was to evaluate the strategy of bioreactors for treating clear water from mining tailings in the Metropolitan Region. The methodology involved studying two sources of clear water in the Metropolitan Region of Santiago, Chile, corresponding to the Carén reservoir and the Ovejeria tailings pond. Both sites face the same chemical issue: an excess of sulfates (SO42-) and molybdenum (Mo) that do not comply with Chilean water quality standard NCh 1333 for various uses (agricultural irrigation). Through a comparison of conventional and unconventional methods for water treatment, sustainability factors were studied. Three treatments to decrease SO42- concentrations are: bioremediation using microalgae, the use of organic mixtures in reactive permeable barriers, and the use of different carbon sources to enhance the metabolism and performance of sulfate-reducing bacteria. Three treatments to reduce Mo concentrations are: the use of activated carbon from corn cob for Mo adsorption, the utilization of artificial water sources through plant species and materials for granular adsorption, and Mo biosorption using a material based on brown algae in wastewater. Finally, microalgae methods were chosen to address high concentrations of SO42-, and activated carbon was selected for high concentrations of Mo. In both cases, the materials used can be employed in bioreactors to assess their in-situ performance.