Drenatge àcid de roques

Riu amb aigua procedent del drenatge àcid d'una mina de carbó

El drenatge àcid de roques (ADR de l'anglès: acid rock drainage), drenatge àcid de mines o drenatge àcid metàl·lic (AMD, de l'anglès: acid and metalliferous drainage) és un terme utilitzat per a referir-se als fluxos d'aigua àcida produïda a partir de drenatges de mines. Generalment s'acostuma a donar en zones mineres on hi ha minerals rics en sofre, com ara sulfurs o també mines de carbó, ja que molts cops aquest carbó conté sofre.

Normalment les descàrregues àcides s'han generat en mines abandonades, sense uns plans de restauració adequats; en tots aquests casos se solia anomenar drenatge àcid de mines. El terme drenatge àcid de roques va ser utilitzat per primer cop a la dècada dels anys 1980 per a referir-se als altres casos on hi ha drenatge àcid en llocs sense activitat minera.[1] Tant l'AMD com l'ARD presenten pH baix a conseqüència de l'oxidació de sulfurs. Actualment l'ARD és el nom més genèric.[2] En els casos on hi ha dissolució de metalls o metal·loides en mines sense generar fluxos àcids, el terme que se sol utilitzar és el de drenatge de mines neutre[3] o aigua influenciada per l'acció minera[4] tot i que aquests termes no solen ser acceptats en publicacions científiques.

Zones o llocs on s'origina

Roca amb vacúols cúbics a conseqüència de la dissolució de la pirita
Riu Tinto, Andalusia, Espanya.
Mina São Domingos, parcialment inundada. Presenta una de les aigües més contaminades de la Faixa Pirítica Ibèrica

S'origina tant en mines subterrànies com a cel obert. Normalment en zones mineres que es troben per sota del nivell freàtic on l'aigua ha estat bombejada durant l'activitat minera. Quan la mina s'abandona, si no existeix un pla de restauració del medi adequat, l'aigua torna al seu nivell inicial i la mina queda parcialment inundada.

Un cop els sulfurs (principalment la pirita) són exposats a l'aire i l'aigua, es genera acidesa. Alguns bacteris i arqueus acceleren la descomposició dels ions metàl·lics tot i que les reaccions es generen en ambients abiòtics; aquests éssers microscòpics sovint s'anomenen extremòfils per la seva habilitat de sobreviure en condicions extremes. Acidithiobacillus ferrooxidans és un acidòfil conegut per contribuir activament a l'oxidació de la pirita en aquest tipus d'ambients.[5]

Les mines de metalls on es genera el drenatge àcid presenten menes generalment associades a pirita. En molts casos el l'ió metàl·lic predominant pot no ser ferro i ser per exemple zinc, coure o níquel. La calcopirita, una mena de coure freqüent, sol trobar-se associada a altres sulfurs de ferro, és per això que molts casos de drenatge àcid es troben en mines de coure.

Quimisme

La química de l'oxidació de la pirita i com a conseqüència la producció dels ions fèrrics és molt complexa. Aquesta complexitat és la culpable en molts casos de la dificultat que comporta remeiar o aturar el drenatge àcid.[6]

Tot i que coexisteixen molts processos químics durant el drenatge àcid de roques, l'oxidació de la pirita n'és un dels principals. L'equació general per aquest subprocés és:

2FeS₂(s) + 7O₂(g) + 2H₂O(l) = 2Fe2+(aq) + 4SO₄2−(aq) + 4H+(aq)

L'oxidació del sulfur a sulfat que produeix el pas de ferro (II) a ferro (III):

4Fe2+(aq) + Oâ‚‚(g) + 4H+(aq) = 4Fe3+(aq) + 2Hâ‚‚O(l)

Tot i que aquestes reaccions es poden produir de manera abiòtica, solen ser catalitzades per microorganismes. Els cations fèrrics produïts poden oxidar pirita de forma addicional i reduir-se a ions ferrosos:

FeS₂(s) + 14Fe3+(aq) + 8H₂O(l) = 15Fe2+(aq) + 2SO₄2−(aq) + 16H+(aq)

Efectes

Els efectes que el drenatge de mina provoca són principalment una baixada remarcable del pH, que pot presentar valors menors de 3,6.[7] La concentració de ferro i la disminució del pH tenyeixen els rius de color grana, vermell, taronja o groc.[8] Un dels principals problemes és la contaminació en metalls o elements traça com ara el coure, el plom, l'arsènic, el manganès o l'alumini; aquests metalls poden ser dissolts a l'aigua a conseqüència del baix pH que aquesta presenta

Vegeu també

Referències

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Drenatge àcid de roques
  1. ↑ Dowding, B. & Mills, C,: Natural acid rock drainage and its impact upon background metal concentrations Arxivat 2014-09-15 a Wayback Machine., InfoMine.com. Consultat el 23 de setembre de 2013.
  2. ↑ Ferguson, K.D. and Morin, K.A. The Prediction of Acid Rock Drainage - Lessons from the Database. Proceedings: Second International Conference on the Abatement of Acidic Drainage. Sept 16 to 18, 1991, Montreal, Quebec.
  3. ↑ Global Acid Rock Drainage Guide (GARD Guide) INAP: The International Network for Acid Prevention. Accessed 23 September 2013.
  4. ↑ Gusek, J.J., Wildeman, T.R. and Conroy, K.W. 2006. Conceptual methods for recovering metal resources from passive treatment systems. Proceedings of the 7th International Conference on Acid Rock Drainage (ICARD), March 26–30, 2006, St. Louis MO.
  5. ↑ Mielke, R.E., Pace, D.L., Porter, T., and Southam, G. «A critical stage in the formation of acid mine drainage: Colonization of pyrite by Acidithiobacillus ferrooxidans under pH-neutral conditions». Geobiology, 1, 1, 2003, pàg. 81–90. DOI: 10.1046/j.1472-4669.2003.00005.x.
  6. ↑ Blodau, C. «A review of acidity generation and consumption in acidic coal mine lakes and their watersheds». Science of the Total Environment, 369, 1–3, 2006, pàg. 307–332. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2006.05.004. PMID: 16806405.
  7. ↑ D. K. Nordstrom, C. N. Alpers, C. J. Ptacek, D. W. Blowes «Negative pH and Extremely Acidic Mine Waters from Iron Mountain, California». Environmental Science & Technology, 34, 2, 2000, pàg. 254–258. DOI: 10.1021/es990646v.
  8. ↑ Robert S Hedin, RECOVERY OF MARKETABLE IRON OXIDE FROM MINE DRAINAGE, 2002 National Meeting of the American Society of Mining and Reclamation Arxivat 2008-11-21 a Wayback Machine., Lexington KY, June 9–13, 2002. Published by ASMR, 3134 Montavesta Rd., Lexington, KY 40502