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INGENIERÍA

Ozono para tratar residuos de minería

Una empresa paulistana posee un proyecto para limpiar el agua y el suelo contaminados con metales pesados en las minas de uranio

El suelo de la mina de uranio en Caldas (Minas Gerais) donde se insuflará ozono

Delcy Azevedo/INBEl suelo de la mina de uranio en Caldas (Minas Gerais) donde se insuflará ozonoDelcy Azevedo/INB

La materia prima que utiliza la empresa Brasil Ozônio, emplazada en el Centro de Innovación, Emprendedorismo y Tecnología (Cietec) de la Ciudad Universitaria, en São Paulo, es el propio oxígeno extraído del aire que circula en el ambiente. Luego de recibir una descarga eléctrica para romper sus moléculas, se lo transforma en ozono, un gas con alto poder bactericida y oxidante utilizado para el tratamiento de aguas, la higienización de alimentos o para neutralizar gases tóxicos. La vida útil del ozono en la atmósfera se sitúa en alrededor de siete minutos, y luego de ese período retorna a su estado original ‒oxígeno‒ sin dejar residuos.

Brasil Ozônio, una empresa fundada en 2005 por el ingeniero electrónico Samy Menasce, con larga experiencia en multinacionales, tenía como meta fabricar y vender generadores de ozono para el tratamiento del agua de piscinas y pozos artesianos. El primer modelo se vendió en 2006 y, desde entonces, se desarrollaron otras cinco versiones hasta llegar al equipamiento actual, totalmente automático, que utiliza componentes de más de 90 proveedores.

Ahora la empresa se apresta a instaurar en campo un ambicioso proyecto en el que el gas ozono se empleará para el tratamiento de aguas, efluentes y suelos contaminados con metales pesados de una mina de extracción de uranio situada en Caldas, Minas Gerais, desactivada en 1995. El primer ensayo para la evaluación del sistema se realizó en el laboratorio de la empresa paulistana. Luego de la aplicación de ozono, en 20 minutos, los metales pesados presentes en la muestra se transformaron en sólidos en suspensión. “Los resultados preliminares fueron bastante alentadores”, dice el ingeniero químico Maurício de Almeida Ribeiro, gerente de la unidad de tratamiento de minerales de la empresa pública Industrias Nucleares de Brasil (INB) en Caldas, un sitio donde se explotó el uranio durante las décadas de 1980 y 1990. A partir de entonces, durante seis meses se llevaron a cabo varias pruebas en el laboratorio de la INB, responsable por el procesamiento de uranio en todo el territorio brasileño y subordinada al Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación. El Banco Nacional de Desarrollo Económico y Social (BNDES) concedió una ayuda no reembolsable por valor de 9,6 millones de reales para el proyecto y la empresa brindará como contrapartida 1,2 millones de reales.

Brasil Ozônio ha instalado 2 mil dispositivos para la desodorización de ambientes en grandes cadenas de hoteles, eliminación de gases en fábricas de fertilizantes y de cigarrillos, tratamiento del agua en universidades, higienización de alimentos, además de otras aplicaciones. El tratamiento del agua del Acuario de São Paulo con ozono, en el barrio de Ipiranga, en la capital paulista, con ejemplares tan diversos como manatíes, tiburones, pingüinos y mantarrayas, fue desarrollado por la empresa y adaptado a las necesidades de cada especie.

Las aguas contaminadas se tratarán para la separación de los metales pesados

DELCY AZEVEDO / INBLas aguas contaminadas se tratarán para la separación de los metales pesadosDELCY AZEVEDO / INB

“Al principio captábamos el aire, que era insuflado directamente dentro del sistema de generación de ozono, una práctica bastante difundida pero errónea, porque junto con el oxígeno vienen otros gases, tales como nitrógeno, que durante el proceso se transforma en ácido”, dice Menasce. En colaboración con el Instituto de Investigaciones Tecnológicas (IPT), la empresa desarrolló un sistema que capta, filtra y seca el aire, separando luego el oxígeno, que representa alrededor de un 21% del total presente en el ambiente, para la producción de ozono. Todos los equipamientos poseen tres componentes principales: concentrador de oxígenos, generador de ozono y centro de mando automatizado.

Colaboración ampliada
El proyecto para el tratamiento en la mina desactivada de uranio tiene como colaboradores a la Universidad del Extremo Sur Catarinense (Unesc), de Criciúma, y a la Fundación Parque de Alta Tecnología de la Región de Iperó y Adyacencias (Patria), de Iperó, en el interior paulista. La fundación está subordinada a la Marina, que comparte con la Comisión Nacional de Energía Nuclear la responsabilidad del sector nuclear brasileño. También colaboran investigadores de la USP y del Instituto de Investigaciones Energéticas y Nucleares (Ipen).

El problema de la contaminación de las aguas utilizadas en la minería emana de la presencia de minerales, tales como la pirita, que contienen azufre. “Cuando llueve, los minerales presentes en los residuos mineros se oxidan en presencia del agua, generando una solución denominada drenaje ácido de mina”, dice el profesor Elídio Angioletto, del área de ingeniería química, ambiental y de materiales en la Unesc y coordinador del proyecto en la universidad. El drenaje ácido de mina, constituido por metales disueltos y ácido sulfúrico, representa uno de los más graves impactos ambientales asociados con la actividad minera. Si alcanza los ríos cercanos puede contaminarlos, tornándolos inutilizables.

Pasivo ambiental
Durante la extracción del uranio se generan grandes cantidades de desechos, puesto que el mismo se encuentra presente tan sólo en cantidades que varían entre 0,5% y 1% del total. “Para extraer el uranio del agua, utilizamos columnas de intercambio iónico”, dice Ribeiro, de INB. El pasivo ambiental en las instalaciones de la empresa en Caldas es del orden de 45 millones de toneladas de desechos, que están compuestos por montículos de tierra, piedra y arcilla que contienen metales pesados, tales como el manganeso. El tratamiento convencional para esos residuos consiste en el agregado de cal al agua, lo cual eleva su pH y precipita los metales. INB utiliza diariamente un camión con 25 toneladas de cal. En total, el costo anual de ese producto es de 2 millones de reales. “Nosotros no conocíamos otra tecnología para extraer el manganeso del agua”, dice Ribeiro. “En cada litro de agua de la mina hay alrededor de 180 miligramos de manganeso”, relata Menasce. Según Ribeiro, la aplicación de ozono demostró que no sólo el manganeso sino todos los otros metales se precipitan en su forma insoluble. Así, se los puede separar del agua y utilizarlos posteriormente. “El uso de ozono permitirá una economía del 60% de los gastos en cal”, dice Ribeiro.

078-081_ResiduosNucleares_205“Mediante el proceso convencional se tratan 300 mil litros de efluentes por hora”, comenta. En los ensayos realizados hasta ahora con ozono se trataron unos 2 mil litros de efluentes. Parece poco, pero si el sistema demuestra en campo ser tan eficiente como en laboratorio, aportará una solución innovadora no sólo para los residuos de la extracción de uranio sino también para otros minerales. Se espera que ya en este primer semestre la planta piloto comience a funcionar en Caldas. Brasil Ozônio ya desarrolló el prototipo de los sistemas de generación de ozono que se utilizarán en el lugar. También se encargará del monitoreo a distancia de los dispositivos y, quincenalmente, un equipo se hará presente para realizar los ajustes necesarios. El tratamiento de los efluentes quedará a cargo de INB. “Estimamos que al finalizar el proyecto, dentro de dos años, entre un 5% y un 10% del total de efluentes haya sido tratado”, dice Menasce. Luego de concluir el proyecto, con todos los parámetros estipulados para la aplicación de ozono, INB se ocupará de la continuidad del tratamiento.

La Unesc fue seleccionada para integrar la asociación porque Criciúma y los municipios vecinos enfrentan un severo problema ambiental como consecuencia de la minería del carbón, una actividad centenaria en la región. “La región se encuentra bastante contaminada con desechos de carbón que contienen compuestos sulfurosos. Tales compuestos, en contacto con el aire y el agua, acaban tornando ácido el medio y liberando metales pesados”, dice Angioletto. Son alrededor de 5 mil hectáreas de superficie contaminada esparcidas por casi todos los 12 municipios que componen la región carbonífera de Santa Catarina. “En Criciúma y toda la región carbonífera hay tramos importantes de los ríos que están muertos. Cuando los residuos mineros entran en contacto con el agua, el pH se ubica alrededor de 3, muy ácido para la supervivencia de peces y para la mayoría de las plantas acuáticas”, relata. El uso del agua para agricultura o abastecimiento también se torna inviable. Pero no sólo son los residuos de la minería del carbón y de la extracción de uranio los que representan un problema. “Cualquier mineral asociado con azufre, tal como el carbón de Santa Catarina, generará un drenaje ácido cuando se lo extrae del subsuelo y queda expuesto al aire y la lluvia”.

El acuario de São Paulo, en Ipiranga, contiene agua tratada con ozono

EDUARDO CESAREl acuario de São Paulo, en Ipiranga, contiene agua tratada con ozonoEDUARDO CESAR

Angioletto coordinó algunas pruebas para el tratamiento de efluentes con el sistema de ozono. “Testeamos los drenajes provenientes de tres bocas de minas diferentes, con condiciones fisicoquímicas disímiles y los resultados fueron excelentes”. En la próxima etapa se construirán dispositivos específicos para el tratamiento de los residuos catarinenses.

Aunque el ozono se aplica desde hace décadas en el agua ‒la limpieza del agua consumida en París, por ejemplo, en gran parte se realiza con ese gas‒, el tratamiento de efluentes de uranio mediante este sistema es algo novedoso, dice Angioletto. “Sin embargo, la gran innovación será la aplicación de ozono en suelos contaminados, una de las vertientes del proyecto”. La responsable es la profesora Maria Eugenia Gimenez Boscov, de Ingeniería Civil y Ambiental de la Escuela Politécnica de la USP. “El proyecto de tratamiento del suelo de la mina de uranio abre las puertas al tratamiento de otros tipos de contaminantes en suelos brasileños”, dice Gimenez Boscov, quien comenzó a trabajar con la contaminación de suelos cuando hacía su doctorado, en 1994. “Por ahora, el proyecto aún se encuentra en fase de investigación, puesto que incluso en la bibliografía científica las referencias son escasas”

Los estudios que ella coordinará comenzarán con experimentos controlados en laboratorio. Una de las ideas consiste en inyectar el ozono directamente en los montículos de residuos para eliminar la bacteria Thiobacillus ferrooxidans, responsable de la producción de sulfato ferroso en gran cantidad cuando se pone en contacto con metales tales como la pirita, lo cual propicia la producción del drenaje ácido. “Puesto que el ozono es germicida y oxidante, eliminará esa bacteria”, dice Menasce.

Actualmente, la compañía está concluyendo los ensayos con un esterilizador a base de ozono, totalmente automatizado, destinado para hospitales, centros quirúrgicos y fabricantes de medicamentos. El dispositivo, desarrollado con el apoyo de la FAPESP bajo la modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe), posee bajo consumo de energía y funciona solamente pulsando un interruptor. “Los procesos normalmente utilizados para la esterilización, a base de formaldehido, óxido de etileno y plasma de peróxido de hidrógeno, requieren personal capacitado, y existen riesgos de fallas durante el procedimiento”, dice Menasce.

Proyecto
Autoclave ozono: optimización constructiva y de proceso para un equipamiento con efecto esterilizador a base de ozono con validación microbiológica por medio de test desafío con esporas bacterianas (nº 10/50281-8); Modalidad Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Coord. Frederico de Almeida Lage Filho – Brasil Ozônio; Inversión R$ 186.888,67 (FAPESP).

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