UNAL/DICYT Esta propuesta innovadora en el mundo, que busca ampliar el espectro en la disposición de desechos de la pequeña minería, es formulada por el ingeniero de Minas y Metalurgia José Raúl Velásquez, de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín y estudiante de posgrado en Ingeniería Civil en la Universidad de Texas (Arlington, Estados Unidos).
Básicamente la geopolimerización consiste en reacciones químicas que se generan a altos índices de pH –o sea en medio básicos– las cuales ayudan a generar estructuras que encapsulan los contaminantes que nos preocupan: los metales pesados.
“La parte innovadora de esta investigación es utilizar geopolimerización para disminuir la exposición de las personas a elementos contaminantes de desechos de minería empleados en materiales de construcción”, explica el ingeniero Velásquez.
Hace dos años, siendo estudiante universitario, él empezó a trabajar en un programa conjunto con universidades de Estados Unidos, enfocado en procesos sostenibles en comunidades de minería artesanal y de pequeña escala (MAPE), especialmente de oro.
Ya radicado en Estados Unidos continuó el proyecto y desarrolló alternativas ingenieriles para MAPE desde una perspectiva sociotécnica, con impacto económico, social y ambiental.
Según el Banco Mundial, en 2013 el 20 por ciento de la producción global de oro fue de MAPE, la cual deja una gran cantidad de desechos mineros después del beneficio metalúrgico, generalmente material particulado fino con alto contenido de sílice y alúmina.
Por muchos años, la MAPE produjo y depositó desechos expuestos a mercurio cerca de fuentes hídricas, afectando el ambiente y a las personas en el área de influencia de actividades de beneficio.
La investigación “Geopolimerización en la reutilización de colas –desechos mineros– para materiales de construcción, implicaciones ambientales y sociales” busca soluciones de reutilización por medio de geopolímeros, estudiando los impactos en las comunidades desde perspectivas ambientales, de limpieza de sitio y salud pública.
“Las colas son arenas muy finas con arcillas y limos, dentro de las cuales hay combinaciones que las hacen, si no ideales, sí interesantes desde una perspectiva diferente en su reutilización para materiales de construcción”, explica el ingeniero.
Estudios técnicos demuestran que se pueden utilizar colas para hacer ladrillos o estructuras de una especie de cemento o concreto que cumplan con estándares mínimos de calidad, para usarlos en estructuras civiles. “Se pueden utilizar en aceras, para cubrir calles, no como pavimento, pero sí con unas mezclas específicas que dan dureza a la vía”, detalla.
El proceso de geopolimerización
Las colas o desechos mineros de procesos metalúrgicos tienen gran cantidad de metales pesados como hierro, plomo, cobre y arsénico, que generan toxicidad en el ambiente. “Como lo más importante en mi investigación es determinar impactos para el ambiente y la salud de las personas que puedan reutilizar estás colas, escogí la geopolimerización para encapsular esos metales pesados tan contaminantes”, señaló el ingeniero.
El famoso químico francés Joseph Davidovits define la geopolimerización como “el proceso químico, alcalino e inorgánico que permite generar estructuras con propiedades parecidas a materiales cerámicos a bajas temperaturas”.
Al respecto, el ingeniero Velásquez explica que “los geopolímeros son estructuras muy alargadas, de tetraedros juntos (hechos de átomos), que forman estructuras muy buenas en resistencia a la compresión, estabilidad y a elementos que generan meteorización”.
“La geopolimerización permite el desarrollo rápido de propiedades mecánicas, alta resistencia al ataque ácido, sirve como aditivo en agregados e inmoviliza sustancias tóxicas. Producir geopolímeros reduce significativamente el consumo energético y las emisiones de gases de efecto invernadero”, agrega el investigador.
Al tener altas cantidades o concentraciones de metales pesados dentro de las colas es necesario asegurarse de que al fabricar ladrillos, aceras o cemento (concreto o mortero), sean productos que no generen un impacto adicional al ambiente o movilización diferente de esos contaminantes.
“El punto con la geopolimerización es decir que pueden utilizar estos materiales sin inconvenientes para su salud o el ambiente”, destaca.
Aunque existen procesos técnicos o de remediación ambiental –como solidificación y estabilización– que se usan para hacer concreto u otras estructuras con las colas, no incluyen la encapsulación de sus contaminantes.
“Muchas investigaciones en el mundo con otros métodos, como mezclar cemento con estas arenas y usarlas en materiales de construcción, dieron resultados positivos. Sin embargo, esta investigación es la primera en desarrollar reutilización de desechos de minería estudiando los impactos reales en su entorno”, concluye el ingeniero.
