utilizacion de tecnosoles derivados de residuos en procesos de ...

UTILIZACION DE TECNOSOLES DERIVADOS DE RESIDUOS
2001
EN PROCESOS DE RECUPERACION
DE SUELOS Y AGUAS HIPERACIDAS DE MINA
Felipe Macías (1) y Felipe Macías-García (2)
(1):
Universidad de Santiago de Compostela
(2)
Tratamientos Ecológicos del Noroeste

PROBLEMAS AMBIENTALES
Forzamiento
climático.
• La concentración de
CO 2 ha pasado de 280
ppm en 1750 a 377
ppm en 2004
(Incremento del 35% a
una tasa de 0,47%/año
ó 1,8 ppm/año (Lal,
2004).
Houghton et al., 2008

PROBLEMAS AMBIENTALES
• Demasiados residuos y demasiados residuos ricos en
materia orgánica. (Estrategia Europea de Protección del Suelo,2004, señala
que producimos anualmente más de 1000 millones de toneladas de residuos en la
Europa de los 15).

PROBLEMAS AMBIENTALES
• Muchos suelos degradados o contaminados,
empobrecidos en materia orgánica. Muy grave en el sur de
Europa y en las regiones subtropicales y mediterráneas con
período seco intenso.

¿Qué hacemos con los residuos.
- Vertedero. Fuente de CH 4 ,CO 2 y N 2 O en pocos años (

Efectos del Secuestro de C en Suelos
Secuestrar C es una estrategia win-win Michel Robert
(FAO, 2001).
• Aumento de la calidad del suelo.
• Aumento de la capacidad de producción de biomasa.
• Disminución de las pérdidas de suelo por erosión
• Incremento de las Cargas Críticas de contaminantes y de
la Capacidad de depuración de aguas.
• Atenuación del forzamiento climático.
• Incremento de la biodiversidad.

¿Cuánto vale un centímetro de suelo como
sumidero de C. ¿Cuál es el tiempo de
residencia del C el suelo
• Importancia de la cantidad
• Almería: 0-2 tC/ha/cm
• País Vasco: 2-5 tC/ha/cm
• Galicia: 4-8 tC/ha/cm
• Importancia de la recalcitrancia
• Umbrisol alumínico (Galicia): 1000-2000 años
• Andosol (Galicia): 1000-4000 años
• Horizonte espódico (Galicia): > 1000 años
• Latossol humífero (Humox, Brasil): > 30000 años

Esquemas moleculares del C (Piccolo) en
diferentes productos.
1.- Estiércoles y Compost (C lábil).
2.- Humus (C lábil y metaestabilizado).
3.- Tecnosol para secuestro de C (C metaestabilizado por diferentes
mecanismos de estabilización química y física).

Las formas de C y su efecto en el forzamiento climático

Suelos antropogénicos
Cultivos en Arenosoles
del Nilo
• Terra preta do indio
• Plaggensoils

Umbrisol ali-húmico
(Galicia)
• Sustancias húmicas
metaestabilizadas por formas
de Al reactivas.
• Más de 1.000 años de
residencia del Carbono.

Latossol húmico (Minas
Gerais, Brasil)
• Sustancias húmicas
metaestabilizadas por
recalcitrancia intrínseca y
enlaces con oxihidróxidos de
Fe y caolinitas.
• Más de 10.000 años de
residencia del Carbono.

Sambaquí (Sao Paulo,
Brasil).
Vertisol (Tierra negra andaluza,
Sevilla).
Andosol aluándico
(Galicia).
Terra preta (Amazonía,
Brasil).

• Hay más de 300 grandes tipos de suelos en el
mundo. Cada uno tiene sus mecanismos de
estabilización de la materia orgánica.
• Para cada condición climática y material de partida
existen tipos de suelos con mayor contenido de
materia orgánica y de mayor estabilidad.
• Los suelos pueden servir de modelo para aprender
a estabilizar la materia orgánica de los residuos
durante períodos largos . Solo tenemos que
aprender sus mecanismos de estabilización del C y
aplicarlos en la gestión de los residuos.

Objetivos
Preparar Tecnosoles derivados de residuos
orgánicos e inorgánicos a imagen de los suelos
•Cumplir las funciones ambientales y productivas del
suelo.
•Estabilizar materia orgánica.
•Reducir acidez o alcalinidad excesiva,
•Inmovilizar metales pesados y otros elementos traza
de carácter tóxico, (catiónicos y/o aniónicos).
•Modificar condiciones redox indeseables o generar
las más convenientes.
•Retener, aumentar o reducir tiempo de residencia,
filtrar, … Controlar el flujo y calidad del agua.

Materiales Fermentables
Acondicionadores
Materiales Fermentables y
Acondicionadores
Lodo aerobio
Disolución
polielectrolític
a de Al
Lodo aerobio con
Ca
Lodo anaerobio
Purín
+
Gel de
Aluminio
Cenizas
Lixiviado
Aguas de
mina

Planta de elaboración de Tecnosoles derivados de residuos de TEN

Algunos Tecnosoles a imagen de los suelos
naturales de mayor eficiencia en el secuestro
de C
• Tecnosol ándico: Modelo Andosol:
– Fermentables + Acondicionador: Cenizas de
combustión de biomasa o de carbón

Algunos Tecnosoles a imagen de los
suelos naturales de mayor eficiencia
en el secuestro de C
• Tecnosol recalcitrante-ferrálico: Modelo Terra
preta do indio, Terra mulata.
– Fermentables + Acondicionador: biochar, caolinita
y oxihidróxidos de Fe y Al

Algunos Tecnosoles a imagen de los
suelos naturales de mayor eficiencia
en el secuestro de C
• Tecnosol adsorbente de As:
– Fermentables + Acondicionador: Yesos rojos de
fabricación de Ti, barros rojos de obtención de
alúmina, Ferrihidrita recientemente precipitada,...

Algunos Tecnosoles a imagen de los
suelos naturales de mayor eficiencia
en el secuestro de C
• Tecnosol sambaqui o concheiro: Modelo
Sambaqui:
– Fermentables + Acondicionador: Conchas de
mejillón, ostras, …

Algunos Tecnosoles a imagen de los
suelos naturales de mayor eficiencia
en el secuestro de C
• Tecnosol chernozémico
• Tecnosol spódico
• Tecnosol Tierra negra andaluza
• Tecnosol masivo
• Tecnosol drenante
• Tecnosol fúngico…

2S 2 Fe + 7O 2 + 2H 2 O = 2Fe +2 + 4SO 4= + 4H +
Fe +2 + 3H 2 O = 3Fe(OH) 3 + 3H +
S 2 Fe + 14Fe +3 + 8H 2 O = 15Fe +2 + 2SO 4= + 16H +

2001

Tecnosol silandico
Permite vegetación
Mejora calidad del agua
Producción baja

Tecnosol eutrófico sobre Tecnosol silándico
Mejora productividad y biodiversidad
Tecnosol eutrófico sobre Tecnosol silándico

Tecnosoles aluándicos
Espesor 50 cm.
Incrementa producción E. globulus x1.2-1.5
6 años

Tecnosol eutrófico y T. silándico
5 años
Perdiz, conejo, liebre, zorro,..

Tecnosol sambaquí-redúctico
Agua pasa de pH 2-3 a 7-8

Z
Tecnosol de residuos del cultivo
de mejillón.
Producción media 3200 kg/ha de colza
10-15 cm de espesor
4 meses de tiempo de transformación

Comparación entre el Tecnosol espólico inicial y los
Tecnosoles elaborados a partir de residuos
Suelo inicial
pH 2,8 8-10
%C

1988

2002

2004

2005
Tecnosol
nutriente
Tecnosol
nutriente
Tecnosol
impermeable
Tecnosol
redúctico
Tecnosol.
alcalino
Aguas hiperácidas

2008

1988
2008

SALIDA
pH H 2
O 7,79
C.E. mS·cm -1 2,2
SO 2-
4
mg·L -1 1435,5
NO -
3
mg·L -1 9,4639
Cl - mg·L -1 111,97
PO 3-
4
mg·L -1 0,1258
Al mg·L -1 0,077
Fe mg·L -1

Athericidae
Gerridae
Ephemeroptero
Baetidae
Odonatos
Ryacophilidae

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA
DEPARTAMENTO DE EDAFOLOGÍA Y QUIMICA AGRÍCOLA
Páramo de Masa, Burgos.2003
1100 m. Tª invierno

Tecnosol hipereutrófico
Espesor 10 cm

Tecnosol eutrófico
2000, 4000, 6000 kg/ha
de cebada.
10000 kg/ha de trigo al cuarto año

Instrución técnica de residuos
ITR/01/08, de 8 de enero de 2008,
de la Dirección Xeral de Calidade e
Avaliación Ambiental, referente a la
elaboración de suelos
(Tecnosoles) derivados de
residuos
Publicada en el DOG de 25 de enero de 2008

En qué suelos pueden utilizarse los suelos
derivados de residuos
• Recuperación de suelos contaminados, canteras, minas y entornos
urbanos e industriales contaminados y/o degradados.
• Complemento de la tierra vegetal apilada previamente en actuaciones de
restauración de suelos, vertederos,…
• Sustitutivo de la turba y tierra vegetal en labores de sellado o
recuperación de suelos afectados por obras urbanas, industriales,
infraestructuras, etc.
• Cultivos forestales de alta intensidad (eucaliptales, choperas,…)
• Bosques de producción maderera.
• Suelos de cultivo en vías de degradación de sus horizontes superficiales
por contaminación, empobrecimiento, pérdida de materia orgánica y
fertilidad, excesivo laboreo, compactación y pérdida de estructura,...
• Suelos con cultivos forzados, con alta demanda de nutrientes.

¿En qué suelos no deben utilizarse los
Tecnosoles derivados de residuos
• Suelos de la Red Natura
• Suelos de áreas protegidas o de interés natural y paisajístico.
• Suelos de elevada sensibilidad muy susceptibles de cambiar sus
propiedades: Turberas, Marismas y marjales, Suelos
hidromorfos, Podsoles, Gypsisoles, …
• Suelos singulares que deben ser protegidos como patrimonio
edafogenético: Algunos Vertisoles, Mollisoles, Podsoles,
Calcisoles, Ferralsoles, Andosoles, Ultisoles y Alfisoles rojos,..
• Bosques climácicos.
• Praderas y pastizales naturales.

CONCLUSIONES
• Es posible elaborar “Tecnosoles) a la carta” adecuados a la solución de los
diferentes problemas planteados por las explotaciones mineras.
• Los Tecnosoles, adecuadamente elaborados, cumplen las funciones ambientales
y productivas de los suelos. Son medios de vida, evolucionan por procesos
edáficos en función de los factores de formación a los que se ven sometidos y
pueden solucionar diferentes problemas ambientales de forma simultánea. Entre
otros, los Tecnosoles derivados de residuos son:
– Una nueva alternativa de valorización biogeoquímica de los residuos con
rápida integración de sus nutrientes en los ciclos naturales con garantía
sanitaria.
– Una ayuda contra el forzamiento climático al fijar C y N en el Tecnosol y en la
biomasa minimizando su pérdida a la atmósfera.
– Un control de la movilidad y biodisponibilidad de metales pesados, Al, As, y
otros contaminantes orgánicos e inorgánicos.
– Un sistema para la rápida recuperación de la capacidad productiva y de las
cadenas tróficas en el espacio minero y en el entorno de suelos y aguas
afectadas.

PRIMERO, ….. EL SUELO

DESPUES,….. HAZ LO
QUE QUIERAS

Aprendiendo de los suelos,
aprendiendo de la naturaleza
• Los componentes del suelo.
• El papel de la alteración mineral. Los minerales y los elementos activos.
• La importancia de la estructura
• Los agentes floculantes y los dispersantes
• La importancia de los microorganismos y las reacciones bioquímicas
• La evolución de la materia orgánica
• Los mecanismos de estabilización de la materia orgánica, Las formas de C
• Las reacciones ácido-base
• Las reacciones redox
• Las reacciones disolución.precipitación
• Los procesos de sorción coloidales. La oclusión.
• El funcionamiento de los nutrientes fundamentales, secundarios y
oligoelementos.
• La dinámica del suelo
• PRIMERO, EL SUELO, DESPUÉS….. LO QUE