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Microorganismos y relaves que brotan

Transformar un terreno hostil para el desarrollo de seres vivos es posible en gran medida por la acción de pequeños organismos capaces de restaurar los suelos.

El último o el primero pero, sin duda, es un eslabón fundamental en la cadena de la vida. Los microorganismos del suelo cumplen el rol de ser descomponedores de la materia orgánica, ya que se alimentan u obtienen la energía a partir de la descomposición de restos de organismos animales y vegetales.

“Este proceso de reciclaje natural tiene una gran importancia ecológica en la cadena alimentaria, porque mediante este proceso se liberan los nutrientes que son indispensables para las plantas. Si desaparecieran los microorganismos del suelo, se perdería uno de los eslabones tróficos, por lo tanto, el suelo se empobrecería de los nutrientes y el sistema no sería autosustentable en el largo plazo”, esto último es lo que sucede en los tranques de relaves, según explica la Dra. Claudia Santibáñez, química ambiental de la Universidad de Chile e investigadora asociada del CIMM.

La investigadora ha podido profundizar en la importancia de los microorganismos a la hora de rehabilitar sitios impactados por la minería, específicamente en el caso de los tranques de relaves, al formar parte del proyecto “Uso de recursos fitogenéticos nativos para la estabilización de relaves mineros en la Región de Coquimbo”, que dirige la investigadora Dra. Rosanna Ginocchio. Sus trabajos en el marco de este proyecto desembocaron en la participación de Santibáñez y su equipo de trabajo en el último Mineclosure con el trabajo “La importancia de la actividad microbiana para la rehabilitación sustentable de relaves de la minería del cobre”.

Rol de los microorganismos

Según Claudia Santibáñez, para rehabilitar un terreno como el de un tranque de relaves se deben tomar en cuenta varios factores. No basta con la forestación simple, que consiste en la plantación de árboles sin reparar mayormente en las condiciones del sustrato.

“En Chile, algunas empresas mineras han usado técnicas de forestación y revegetación de la cubeta de los tranques, de manera de controlar la erosión eólica de éstos. Sin embargo, los resultados no han logrado los objetivos deseados de estabilización química y física de los relaves. Los intentos de forestación y revegetación realizados, generalmente han consistido en el trasplante de árboles exóticos y/o arbustos nativos del país, junto con un manejo simple del sustrato, el que incluye riego y una fertilización temporal”, explica la investigadora.

“Nosotros hemos evaluado esos tranques de relaves donde se han hecho estas forestaciones en algunos casos desde hace 16 años. Hemos tomado parte de este sustrato y en laboratorio hemos hecho pruebas y la actividad microbiana es prácticamente nula”, agrega Santibáñez.

El problema de que estos terrenos no presenten actividad microbiana radica en que no se genera allí un ecosistema autosustentable, la materia orgánica no se degrada y el relave bajo las hojas secas sigue estando intacto y, por lo tanto, los nutrientes no se reciclan. Por ello las compañías responsables de estos relaves reforestados deben incurrir en importantes gastos al tener que fertilizar de manera artificial el terreno, usando productos sintéticos, una y otra vez.

“En un suelo normal lo que ocurre es que todos los restos vegetales y animales, tales como hojas, ramas, raíces, insectos, a medida que van muriendo, se transforman en una fuente de nutrientes para las plantas. Pero para que esto ocurra tiene que haber microorganismos que degraden este material muerto, de manera que se incorpore al sustrato. Ese es el proceso normal que ocurre en un suelo fértil, donde hay un reciclaje de la materia orgánica, es decir, las mismas plantas y organismos que ahí habitan sirven después como fuente de nutrientes gracias a un proceso que desarrollan los microorganismos del suelo”, explica la científica.

Los elementos fundamentales para el desarrollo de las plantas son el carbono, fósforo, nitrógeno y azufre. La disponibilidad de estos elementos está influenciada de manera notable por procesos que dependen de la actividad de los microorganismos. Existen, por ejemplo, algunas bacterias que son capaces de transferir al suelo el nitrógeno gaseoso de la atmósfera. “El nitrógeno es considerado el nutriente más importante para el crecimiento de las plantas. Estas bacterias son capaces de fijar hasta 40 kg de nitrógeno por hectárea en el suelo, lo que equivale a una fertilización artificial de 200 kg de sulfato de amonio. El proceso de fijación de nitrógeno atmosférico también puede ser llevado a efecto de forma artificial mediante procesos industriales, los cuales tienen asociados elevados costos. Sin embargo, un suelo con una elevada actividad microbiana puede realizar este proceso de forma natural y con una alta eficiencia. La notable economía que se puede alcanzar gracias a microorganismos en un proyecto de fitoestabilización, se suma a la capacidad de otras especies de degradar compuestos tóxicos y transformarlos en sustancias inocuas.

Acción en el relave

El relave es un material compuesto básicamente de roca finamente molida, que por lo general contiene elementos tóxicos. Este material está expuesto a la erosión debido a diversos factores físicos, tales como el viento, la lluvia y los sismos de alta intensidad. Este material cuando es dispersado, puede contaminar cursos de agua o terrenos agrícolas comprometiendo la salud de las personas, por eso es importante establecer medidas de estabilización adecuadas.

Su carencia de microorganismos obliga a buscar soluciones si lo que se quiere es conseguir que se forme un ecosistema autosustentable en el tiempo. La formación natural de suelo en un sustrato de este tipo puede tomar una gran cantidad de años. “Este proceso es extremadamente lento, no podemos esperar a que ocurra en forma natural, tenemos que tomar acciones al respecto y hay maneras de hacerlo, para que ocurra en un tiempo razonable de unos años y no cientos o miles de años”, explica la investigadora.

“Para conseguir un ecosistema autosustentable en el largo plazo, la condición fundamental es que exista materia orgánica, nutrientes y microorganismos del suelo que realicen las transformaciones necesarias a través de sus procesos biológicos”, explica Claudia Santibáñez.

La investigadora realizó sus análisis en el tranque La Cocinera, en la provincia del Limarí, Región de Coquimbo. Para preparar un sustrato adecuado para el crecimiento de las plantas sobre el relave, recurrieron a la incorporación de desechos orgánicos de actividades industriales de la zona, tales como los orujos de uva de empresas pisqueras, desechos de la fabricación de aceite de oliva, guano de cabra y biosólidos de plantas de tratamiento de aguas servidas. Esto proyecta una posible sinergia futura entre sectores productivos para la gestión de sus residuos.

Los elementos orgánicos contribuyen a enriquecer con nutrientes la superficie del relave y aportan una gran cantidad de microorganismos. Las características de cada uno de estos sustratos son diferentes, por ello en el estudio fue necesario identificar la forma adecuada de aplicar cada uno de éstos y las dosis idóneas. El material del relave es tan fino como una arcilla, lo cual no permite una buena infiltración del agua y la circulación de oxígeno. Por ello, se han identificado otros residuos generados por la misma actividad minera, como los ripios de la lixiviación, que si bien no aportan nutrientes, pueden mejorar la granulometría del relave, es decir, la calidad física de éstos, y su incorporación tendría un costo muy bajo.

Resultados

La investigadora aclara que el objetivo de este estudio no fue la remediación de sustancias tóxicas específicas del terreno, sino la estabilización del tranque para generar en él un ecosistema autosustentable. Por ello el foco no estuvo en identificar microorganismos con características especiales, sino más bien en que existiera una buena cantidad y diversidad de ellos y que fueran capaces de generar este ecosistema.

“Al incorporar estos residuos orgánicos, hemos visto que ha mejorado sustantivamente el crecimiento de las especies vegetales que hemos probado, todas han sido especies nativas y endémicas, son de la zona y están adaptadas al clima. En los relaves sin tratamiento, algunas plantas son capaces de germinar, pero el crecimiento y la cobertura que alcanzan no es adecuada para controlar de manera efectiva la erosión que se produce en estos sistemas”, explica la investigadora.

Una de las principales conclusiones de la investigadora apunta a la importancia de la actividad microbiana como un indicador biológico en los procesos de fitoestabilización de tranques de relaves. “Hemos visto que la actividad microbiana es una herramienta útil que nosotros podemos utilizar para poder evaluar el éxito de estos programas. Cada cierto tiempo debemos monitorear el sustrato y evaluar su actividad microbiana. Esto nos puede dar un índice efectivo de si realmente el sistema está siguiendo un curso adecuado o no, porque la actividad microbiana es muy sensible a procesos de contaminación o a cualquier cambio brusco que podría ir en contra de la fertilidad del suelo”. Según Santibáñez, esta sensibilidad de los microorganismos permite obtener alertas tempranas de posibles situaciones, evitando así importantes pérdidas económicas y de esfuerzos en investigación.