Articulo Biologia y Afectacion de Extraccion Del Yeso-1

Por: NICOLAS ALBERTO LUBO IMPACTO BIOLOGICO Y DEL CICLO DE PRODUCCION POR LA EXTRACCION INFORMALDE YESO EN EL AREA DE CONCENTRACION DEL CENTRO DE PRODUCCION DE MANAURE.

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IMPACTO BIOLOGICO Y DEL CICLO DE PRODUCCION POR LAEXTRACCION INFORMAL DE YESO EN EL AREA DECONCENTRACION DEL CENTRO DE PRODUCCION DE MANAURE.

Por: NICOLAS ALBERTO LUBO.Ingeniero Químico, Universidad de Los Andes (Bogotá D.C).

Departamento de Control de Calidad, IFI Concesión de Salinas,Manaure, La Guajira, Colombia.

RESUMEN

En el centro de producción de las salinas de Manaure se produce la salCloruro de Sodio por la técnica de evaporación solar, en dicho proceso seprecipitan subproductos como el Sulfato de Calcio que en este momento esextraído de manera informal por parte de la comunidad de la zona deinfluencia de la salina y ha generado impactos negativos en el ciclo biológico yproductivo de la salina. En este documento se presenta información basada enestudios de expertos en el tema de las salinas, los efectos negativos quegenera la extracción de este mineral y las alternativas viables para la solucióndel problema.

esde la antigüedad, el hombre ha ideado mecanismos para extraer elcloruro de sodio del agua de mar. A través de cientos de hectáreas dedepósitos de concentración se logra producir la sal por evaporación

solar que es consumida en su mayoría por la industria química, alimenticiaentre otras. En el agua de mar se encuentran disueltas numerosas sales, paralograr una separación optima de estas, se realiza un bombeo de un estanque aotro con el fin de que las que sean menos solubles en el agua se vayanprecipitando y al final solo quede una solución saturada en cloruro de sodioque es el compuesto de interés, este proceso comúnmente se conoce comocristalización fraccionada. Posteriormente se eliminaran las aguas madrespara evitar la contaminación del Cloruro de Sodio con sales magnésicas,potásicas y de Bromo.

SALES DISUELTAS(Por Orden dePrecipitación)

CONCENTRACION(gramos/Litro)

PORCENTAJE DEL PESOTOTAL DE LAS SALES

DISUELTAS

Carbonato de calcio(CaCO3)

0,12 0.34

Sulfato de Calcio (CaSO4) 1.26 3.61

Cloruro de Socio (NaCl) 27.21 77.74

Sulfato de magnesio(MgSO4)

1.66 4.74

Cloruro de Potasio (KCl) 0.86 2.46

Cloruro de Magnesio(MgCl2)

3.81 10.88

Bromo de Magnesio (MgBr2)

0.08 0.23

35.00 100.00%

Tabla 1. Tipos de sales disueltas en el agua de mar.

D


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Dentro del proceso de producción del Cloruro de Sodio por evaporación Solar,en el centro de Producción de IFI Concesión de Salinas en Manaure (LaGuajira), se llevan a cabo varias fases entre las que se encuentran:Concentración, Cristalización, Cosecha y transporte, Lavado y arrume.Para el caso de este documento centraremos nuestra atención en la fase deconcentración, lo que comprende tanto la parte fisicoquímica como labiológica, tan importante en el proceso de producción.

PROCESO DE CONCENTRACION

Para obtener la salmuera de las calidades necesaria que garanticen unproducto final con una pureza adecuada, se requiere un estricto control en lafabricación, teniendo como parámetro importante la concentración de sólidosdisueltos. Esta concentración se obtiene en la medida en que se vanseparando de la solución aquellas sales con menor grado de solubilidad hastallegar al punto de precipitación del NaCl y las sales subsiguientes.

FACTORES DETERMINANTES DE LA CONCENTRACION

Dentro de la concentración y manejo de la salmuera es necesario tener encuenta ciertos parámetros, determinantes en la calidad de la salmuera:

Altura de la lámina de salmuera. Tiempo de residencia en cada depósito Evaporación, precipitación e infiltración. Movimiento de salmueras por bombeo o gravedad. Aspectos biológicos de la salmuera. Otros factores atmosféricos no controlables como temperaturas,

humedad relativa, velocidad de los vientos., etc.

De acuerdo al aumento de la concentración, irán precipitando sales deacuerdo al siguiente cuadro.

AGUA DE MAR ORIGINALRESTANTE (% PESO)

INICIO DEPRECIPITACIÓN DESALES

COMPOSICION QUIMICA

100.00 Calcita CaCO3

32.2 Hemihidrita (Yeso) CaSO4. 2H2O

12.13 Halita NaCl

2.45 Astrancita NaSO4 MgSO4.4H2O

2.18 Espomita MgSO4.7H20

1.96 Kainita MgSO4.KCl.3H20

1.63 Hexandidrita MgSO4.6H20

1.22 Keserita MgSO4.H20

1.18 Carnalita KCl.MgCl2.6H20

0.93 Bischofita MgCl2.6H20

Tabla 2. Sales que precipitan en la concentración del agua de mar.


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La secuencia de la producción de salmuera en la zona de concentración es lasiguiente:

CONCENTRACION EN DEPOSITOS AEstos depósitos cumplen la función de calentadores y en ellos ha de quedarsetodo el material suspendido, allí por lo general se ha de evaporar el 50% delagua que ha ingresado al sistema la cual tiene una concentración entre 3.5 y3.9ºBe. A partir de aquí el agua de mar inicia un recorrido por el primersistema de depósitos. En la salina el circuito A comprende los depósitos A1,A2, A3, A4. La salinidad en estos depósitos aumentará desde los 4ºBe hastalos 6.5ºBe.

CONCENTRACION EN DEPOSITOS CEstos cumplen la función de calentadores y allí por lo general se ha deevaporar alrededor del 20% más del agua que ha ingresado al sistema. En lasalina el circuito C comprende los depósitos C1 hasta C11. La salinidad enestos depósitos aumenta desde los 7ºBe hasta los 12ºBe. En esta fase seproducirá la precipitación del Oxido Férrico y el 55% de los CarbonatosCálcicos.

CONCENTRACION EN DEPOSITOS DDepósitos D1 – D2-D3Cumplen la función de evaporadores y allí por lo general se ha de evaporaraproximadamente 15% más del agua que ha ingresado al sistema. Lasalinidad en estos depósitos ha de oscilar entre los 12.5ºBe a los 20ºBe. Enesta área se logra la precipitación del resto de los carbonatos cálcicos y el 60%del yeso disuelto en la salmuera. Cada uno de estos compuestos queprecipitan va formando una capa de material que con el tiempo se compacta.Generalmente este material se constituye en un piso para los depósitos dondese precipita. Tal es el caso que si no se adoptara el sistema de evaporaciónfraccionada sino la del uso de un solo depósito, se tendría una torta con lasdiferentes capas de material. Estos compuestos son comúnmente conocidoscomo Evaporitas.

Los Depósitos D4 – D5-D6 también cumplen la función de evaporadores y allípor lo general se ha de evaporar aproximadamente 5% más del agua que haingresado al sistema. La salinidad en estos depósitos ha de oscilar entre los20.5ºBe a los 25ºBe y hasta 26ºBe. En esta área se logra la precipitación delresto de los yesos disueltos.La salmuera en esta etapa final de evaporación deberá estar en optimascondiciones de calidad que se refieren a 25.5ºBe de densidad y 13.18 g/L demagnesio.


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Figura 1. Diagrama de precipitación de sales durante la concentración de agua demar. (Bradley)

LA EXTRACCION DEL YESO EN LOS DEPOSITOS D.(Hemihidrita CaSO4 * 2H2 – Sulfato de Calcio Dihidratado)

En esta parte del proceso se esta presentando un problema y es el de laextracción del yeso por parte de la comunidad residente en la zona en losdepósitos de concentración D1 y D2.

En varias salinas del mundo se ha optado por la recuperación de depósitos desalmuera cuyo piso esta compuesto por yeso principalmente, pero luego de unperiodo exhaustivo de investigación acerca de los beneficios o los impactosnegativos que la actividad pueda generar, frente a los beneficios económicosque este material trae para las empresas ya que puede abastecer en gran partela demanda de las cementeras y recubrimientos de acabado en interiores deviviendas. Sin embargo este material no ha sido comercializado por la empresasino que es la comunidad la que se ha dedicado a la explotación del mismo,con las respectivas consecuencias que se presentan en este documento.

Recientemente esta actividad se ha incrementado en sus niveles de extraccióndebido a la rentabilidad que genera la comercialización del mismo, se tieneestimado, de acuerdo al diseño de la salina que por cada 100.000 toneladas desal producida se han de precipitar 6000 toneladas de sulfato de Calcio o yeso.Para el caso de Manaure, al producir 500.000 toneladas de NaCl se tendríanaproximadamente 30.000 toneladas de yeso, que se depositan y forman unatorta en los depósitos D1 y D2 principalmente. En un área aproximada de 120hectáreas comprendidas por estos depósitos se pueden hallar tortas de estematerial entre los 10 y 15 centímetros de espesor.


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El material es sacado en canoas y llevado a la orilla de los depósitos, se dejapor varios días a la intemperie y luego se empaca en sacos y se despacha encamiones.

Fotografías sobre la situación de explotación del Yeso en los Depósitos D.

El yeso aparte de que le genere ingresos a los que desarrollan la actividad, estágenerando un impacto negativo sobre el ciclo biológico y productivo de lasalina trayendo como consecuencia la alteración de los contenidos normalesde sólidos disueltos en la salmuera que se encuentra allí.

AFECTACION DEL CICLO BIOLOGICO Y PRODUCTIVO DE LASALINA

Dentro de los factores que inciden en la calidad de la sal producida seencuentra el correcto equilibrio biológico para que la cristalización del Clorurode Sodio sea óptima. Paralelo a una curva de depósito de sales durante la fasede concentración de la salmuera se encuentra una curva biológica quecomplementa el ecosistema salino.


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Figura 2. Curva biológica del Ecosistema salino.

A concentraciones más bajas se encuentra la fauna ictiológica de peces,microalgas, algas y protozooarios. A unas concentraciones intermedias seencuentran otros organismos entre los que predomina la artemia y finalmentea concentraciones altas encontramos organismos halofílicos entre los que seencuentran el halobacterium salinarum y la Dunaliella Salina.

Todos estos organismos conforman el ciclo productivo del Cloruro de sodio yde las buenas condiciones en que se encuentre el hábitat depende que seasegure la cadena trófica del ciclo biológico.

En los depósitos de concentración del centro de Producción de Manaure, elciclo se ve interrumpido en el área de los depósitos D, debido a la devastacióndel hábitat propio de las especies que originalmente deberían habitar allí.

La afectación principal se observa en el ciclo biológico de la artemia queoriginalmente es la que debería habitar en los depósitos D1 y D2. A pesar deque la artemia es un organismo versátil que puede habitar en concentracionesdesde los 5 g/L de sales disueltas hasta cerca de los 300 g/L, por ser unalimento exquisito para lo organismos de densidades mas bajas, ha tenido queadaptarse a ambientes de densidades intermedias. En Manaure regularmentese encuentran pequeñas poblaciones de artemia entre los 148 a 275 g/L. Enlos depósitos D1 y D2 las densidades óptimas para la proliferación de artemiaoscilan entre los 11 y 15ºBe.

La existencia de artemia también beneficia la presencia de aves exóticas comolos flamingos rosados que deben su color al consumo de estos organismos.


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Flamingos Rosados.

Aparte de la calidad de la salmuera en cuanto a densidad se refiere, hay otrosaspectos fisicoquímicos asociados al hábitat ideal de la artemia como es el pHde la salmuera, este debe estar entre 8.0 y 8.5 para que la artemia pueda vivirallí. La temperatura óptima oscila entre los 25 a 30 ºC.

La artemia resulta en un organismo bastante beneficioso en el ciclo productivode una salina debido a que es capaz de degradar toda la materia orgánica quese encuentra disuelta en la salmuera dejándola cristalina y libre de todo tipode impurezas.

Durante la precipitación del yeso se adhieren a esta capa de materialcomunidades microbianas bénticas que actúan como un impermeabilizantedel depósito evitando así las perdidas por filtraciones de salmuera, tambiénbenefician la precipitación acelerada del yeso y de esta forma se evita quellegue sulfato de calcio a los cristalizadores. En algunas salinas del mundocomo la de Guerrero Negro en baja California (México) las comunidadesmicrobianas alojadas en los suelos de yeso de estos depósitos forman losllamados tapetes microbianos, que han sido ampliamente estudiados y seconstituyen en un banco biológico de gran importancia a nivel mundial.

Con la extracción del yeso lo que se ocasiona es alterar el hábitat de losorganismos y microorganismos que allí viven y por consiguiente crean unmedio inhóspito para la proliferación de la artemia. Se acidifica el pH de lasalmuera, y la presencia de otros compuestos nocivos hacen que la artemiamuera. La turbiedad de la salmuera aumenta considerablemente y en estascondiciones llega a depósitos en los que esta debería ser cristalina.

Al no haber artemia en el medio, la cantidad de materia orgánica aumenta yno puede ser degradada. Materiales como el sulfato de calcio entonces lleganal ciclo de cristalización con la consecuencia de la precipitación de yeso en loscristalizadores, y el aumento de propiedades fisicoquímicas como el calcio ylos sulfatos representados en Sulfato de calcio, cuyos niveles al aumentar


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exageradamente no pueden ser removidos totalmente en planta de lavadodebido a las grandes perdidas por merma.

La artemia a su vez da continuidad a la cadena trófica, ya que a densidadesmayores a los 26ºBe esta muere y por ser un organismo rico en proteínas sirvecomo sustrato para la proliferación de las arqueobacterias halófilas extremasque son microorganismos que habitan en ambientes extremamente salinoscomo el de los cristalizadores. El Halobacterium salinarum es el principalrepresentante de este grupo de microorganismos que se alimenta de los restosde la artemia. Estos cumplen un papel beneficioso en la fase de cristalizaciónde la sal debido a que tienen la propiedad de fijar con mayor efectividad la luzsolar y aumentar la tasa de evaporación de agua. Por consiguiente la pureza ytamaño de los cristales de cloruro de sodio serán mejores. El color rosáceo delas salmueras indica la presencia de estos microorganismos. Con la ausenciade artemia en el ciclo productivo no habrá posibilidades de existencia de estosmicroorganismos, y el tamaño y eficiencia en la cristalización del grano serámenor.

Otro caso más dramático es el que se presenta a continuación; al no existirningún organismo que degrade la materia orgánica, se tendrá materiaorgánica y abundancia de oxigeno disuelto en la salmuera que propicie laproliferación de microorganismos como la Dunaliella Salina y esta a su vezayudará a formar una especie de mucílago que impida la cristalización de lasal y por consiguiente un tamaño de cristal muy pequeño.

CONDICIONES ACTUALES

Actualmente las condiciones para la proliferación natural de artemia no sonlas ideales por la extracción progresiva de Yeso, esto ha ocasionado que en losúltimos meses se este presentando un aumento gradual en los niveles decalcio, producto de la precipitación de sulfato de calcio en los Cristalizadores.La presencia de halobacterium tiende a ser baja por la baja población deartemia que sirva como sustrato de estos. De continuar esta situación secrearán condiciones para que otras comunidades de microorganismos habitenen los cristalizadores y afecten en gran medida el ciclo productivo y la calidad.

ALTERNATIVAS

Para recuperar el ciclo biológico de la salina es necesaria una evaluación de lasituación actual por parte de un experto, que exponga las medidas derecuperación a implementar.

La extracción del yeso, aunque esta beneficiando a un grupo considerable depersonas esta afectando la actividad productiva para la que se diseñó lasalina. Aparte esta afectando un ciclo biológico como el de la artemia, cuyacepa nativa es una de las más importantes del mundo. Por ello es necesaria lasuspensión de esta actividad hasta tanto las condiciones biológicas yproductivas no sean favorables.

La capa de yeso en algunas salinas del mundo sale a la superficie del depósitoy es cuando se hace necesaria la extracción de este material para aumentar lacapacidad de los estanques de evaporación donde este precipita. En el caso deManaure, se podría estimar la posibilidad de realizar esta actividad duranteuna época del año, por ejemplo en la época próxima al invierno seria ideal


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para la extracción y en el resto del año dejar que se vuelva a formar una capaconsiderable y que los ciclos biológicos tengan su curso normal. Se debe evitarextraer completamente la torta de yeso pues con ello se evita que el suelo deldepósito pierda sus propiedades de permeabilidad.

Una vez suspendidas las actividades de extracción del yeso es necesariorealizar una inoculación de artemia en esta área y realizar los respectivoscontroles para evaluar la evolución del ciclo biológico, verificando previamenteque las condiciones de la salmuera sean óptimas.

Igualmente es necesaria la realización de estudios rigurosos acerca de lascondiciones biológicas en las que se encuentran estos depósitos, incluyendolas comunidades microbianas alojadas en sus suelos. El potencialbiotecnológico de una salina esta determinado por la conservación que se hagade las especies que la habitan.

La implementación de mecanismos que aseguren un equilibrio biológico en elárea de concentración de la salina tendrá consecuencias benéficas en lacalidad final de producto.

BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

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