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Trabajo de Monografía Especialización Escuela Ambiental

ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO PARA REMOCIÓN DE CIANURO EN AGUAS RESIDUALES DERIVADAS DE LA MINERÍA A PEQUEÑA ESCALA PARA EXTRACCIÓN DE ORO

Elaboró: Erika María Bayona Cano Santiago Bedoya Jiménez

Para optar para el título de: Especialista en Manejo y Gestión Integral del Recurso Hídrico

Asesor: Raúl Mejía Correa

Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia Abril, 2019

ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO PARA REMOCIÓN DE CIANURO EN AGUAS RESIDUALES DERIVADAS DE LA MINERÍA A PEQUEÑA ESCALA PARA EXTRACCIÓN DE ORO. AUTORES: Erika María Bayona Cano, Santiago Bedoya Jiménez FILIACIÓN: Raúl Mejía Correa

RESUMEN Las actividades mineras suelen estar asociadas a la generación de grandes cantidades de desechos, entre ellos los relaves que frecuentemente contienen concentraciones tóxicas de metales pesados y compuestos difíciles de degradar de manera natural; para el caso de las actividades extractivas de oro, la cianidación ha sido el método de lixiviación primaria que conlleva a la disposición de grandes contaminantes desde la aguas residuales, además se constituye como un caso de interés, considerando que el proceso de cianuración ha si do ampliamente acogido en Colombia, tanto para el caso de grandes mineras como de las pequeñas mineras, a partir de la Ley del Mercurio No.1658 de 2013.

Si consideramos además que, para el caso de Colombia se estima que cerca de 200.000 actividades mineras de oro son artesanales y de pequeña escala, representando aproximadamente el 72% de las minas, se vuele relevante atender las consecuencias que puede acarrear el inadecuado manejo de los residuos procedentes de la lixiviación con cianuro, principalmente a nivel de la minería a pequeña escala de la cual no existe un adecuado control y seguimiento por parte de las autoridades competentes, a esto se suma la dificultad que tienen para adoptar mecanismos y estrategias de minimización de los impactos a partir del adecuado tratamiento de las aguas contaminadas, debido a la dificultad para acceder a la aplicación de métodos convencionales que suelen ser óptimos y económicamente viables a nivel de la minería a gran escala. El panorama anterior conlleva la necesidad, al menos en el territorio nacional, de identificar alternativas convencionales y no convencionales que han sido implementadas en el mundo para el tratamiento de aguas residuales cianuradas generadas en los procesos de extracción de oro, y que a su vez puedan ser potencialmente aplicadas en los procesos mineros catalogados como pequeña escala en Colombia.

De esta manera, el presente documento es una recopilación bibliográfica en donde se expone la situación a través de la historia del sector minero, en qué situación se encuentra el país respecto a este sector económico y asimismo, se exponen diversas alternativas que pueden ser consideradas para el tratamiento de aguas contaminadas provenientes de la minería extractiva de oro con cianuro, haciendo hincapié sobre cuales de éstas pueden ser potencialmente más adecuadas a las necesidades y alcances de la minería a pequeña escala, finalmente se expone un panorama general sobre el manejo de lodos obtenidos en los procesos de obtención del mineral y posibles usos de los mismos. Como resultado de la presente investigación, se encontró que el método de bioadsorción es la técnica que más fácil se acomoda a las necesidades y realidades propias de la minería a pequeña escala, con facilidad de aprendizaje e implementación, además de generar un impacto positivo sobre el manejo de biodesechos, fomentando la economía circular.

INTRODUCCIÓN Aunque a nivel mundial no se precisa una definición concreta sobre la minería a pequeña escala que permita su aplicación de manera amplia y general en el mundo, se puede decir que a partir del año 2012 Colombia comienza a realizar una diferenciación entre ese tipo de minería y la minería artesanal, mediante la adopción de la Decisión 774 de la Comunidad Andina de las Naciones en donde se estableció que ”los países miembros deben adoptar las medidas necesarias para formalizar la minería de pequeña escala, artesanal y tradicional" (Ministerio de Minas y Energia, 2014). La diferenciación entre la minería artesanal y la de pequeña escala en el país, se inició a través del Plan Nacional de Desarrollo Minero al 2014, del 2012, donde se estableció que el proceso a pequeña escala se constituye como una minería extensa y de alguna manera mecanizada, mientras que la artesanal era aquella que solo involucra familias o personas y se hace de forma natural, es decir (Ministerio de Minas y Energia, 2013). La clasificación adquiere más precisión en el año 2016, a través del Decreto 1666 del 21 de octubre del mismo año, mediante el cual el Ministerio de Minas y Energía del país define la minería artesanal o de subsistencia como aquella Artículo 2.2.5.1.5.(Congreso de la republica de Colombia. Ministerio de Minas y de Energía, 2016). Atendiendo la definición anterior, se entiende que en Colombia cualquier proceso de aprovechamiento que implique el uso de maquinaria o tecnificación de los procesos, deja de ser un proceso artesanal y entra en la clasificación de minería a pequeña, mediana o gran escala según el volumen de material extraído. Respecto a la minería para obtención de oro, se estima que en el mundo existen cerca de 16 millones de actividades artesanales para obtención de este mineral (Artisanal Gold Miner -AGM- por sus siglas en inglés), distribuidas en 70 diferentes países los cuales

tienen una característica en común, son países en desarrollo (Seccatore, Veiga, Origliasso, Marin, & De Tomi, 2014); de éstos, se cree que cerca de 200.000 actividades mineras de oro artesanales y de pequeña escala, están ubicados en Colombia y representa aproximadamente el 72% de las minas del país (Güiza, 2013) debido a la abundancia del mineral en diferentes lugares del país, las cuales, por lo general, no realizan tratamiento de las aguas contaminadas generadas en el proceso de extracción y obtención, debido a los costos de inversión que requieren los diversos sistemas de tratamiento convencionales que suelen ser usados a mediana y gran escala (M. Agudelo, Ruth; Judith Betancur; L. Jaramillo, 2015). Por otro lado, es importante tener en cuenta que en Colombia a partir de La Ley del Mercurio No.1658 de 2013, del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible -MADS, se ha velado por fortalecer los incentivos para la formalización de la minería a pequeña escala, creando instrumentos para acceder a la oferta institucional del sector minero a través de la presentación de planes de eliminación del uso del mercurio (Ministerio de Minas y Energia, 2014). De esta manera, actualmente la extracción de minerales como el oro y la plata, suele realizarse convencionalmente con cianuro debido a la alta afinidad que tiene por estos metales, puesto que, permite filtrarlos de los demás materiales estériles que los contienen, a través de un proceso conocido como cianuración, el cual se lleva a cabo realizando baños con grandes cantidades de agua y cianuro para así lograr remover el mineral con valor (oro o plata). Generalmente en la minería responsable, al terminar los procesos de lixiviación para obtención de minerales como el oro y la plata, la solución de agua con residuos de cianuro y otros metales pesados se dispone en tanques de relaves en los cuales los contaminantes se van decantando hasta formar depósitos de materiales sólidos y finos, y por lo general parte del efluente tratado se reutiliza de nuevo en el proceso, mientras el sobrante se dispone a cuerpos de aguas superficiales. El largo recorrido histórico del país bajo la influencia de la minería a pequeña escala y la deficiencia en los procesos de control, son factores que por consiguiente han llevado a favorecer inadecuadas prácticas de manejo de residuos generados antes, durante y después del proceso de extracción y obtención del mineral (Díaz Alvarez, 2013); además, debido a que el cianuro es altamente nocivo para la salud humana inclusive cuando se presenta en bajas concentraciones, tratar dichos efluentes se precisa como una necesidad (Acheampong, Paksirajan, & Lens, 2013), de esta manera, se hace importante que los residuos líquidos o vertimientos que lo contengan requieran ser tratados para reducir la concentración total del contaminante libre, de tal forma que se garantice que la concentración esté por debajo de los límites permitidos, regulados hoy día por diferentes entidades ambientales en el mundo (Kuyucak & Akcil, 2013). En este trabajo se pretende considerar los procesos mineros a pequeña escala asociados con la obtención del oro, atendiendo las condiciones bajo las que generalmente se hace manejo de las aguas residuales; al respecto surgen interrogantes relacionados con ¿Qué alternativas de tratamiento usada alrededor del mundo para las aguas residuales contaminadas con cianuro, provenientes de la minería de oro, son

potencialmente aplicables en la actividad minera a pequeña escala en Colombia? y ¿qué otras alternativas existen para la extracción del metal sin implementación de cianuro que puedan ser implementadas en el país?; de esta manera el enfoque de la presente monografía se centra en poder establecer qué métodos de tratamiento convencionales y no convencionales pueden ser potencialmente aplicados para el tratamiento de aguas residuales contaminadas con cianuro generadas en la obtención del oro en la minería a pequeña escala. En la recopilación bibliográfica, se pretende identificar cuáles son los métodos convencionales y no convencionales que actualmente existen para el tratamiento de las aguas residuales provenientes de la lixiviación con cianuro para la obtención de oro, permitiendo evidenciar cuáles de estas alternativas pueden ser implementadas para la actividad minera de pequeña escala en el territorio colombiano, teniendo en cuenta para ello que, no sólo impliquen beneficios ambientales por favorecer adecuada remoción del cianuro y sus derivados, sino también que sean factibles desde el punto de vista de implementación y facilidad de aplicación bajo consideración de parámetros como el costo de implementación, el costo de inversión y mantenimiento, el capital humano para la operación, el espacio requerido y la facilidad de acceso a la tecnología, sin tener como principal característica la cantidad de remoción de cianuro que puede ser retirada de la fuente o eficiencia del proceso, teniendo como premisa que en el sector cualquier implementación de un método que impacte positivamente, favorece a reducir los impactos negativos sobre los cuerpos de agua en que se dispone el vertimiento.

OBJETIVO GENERAL Identificar alternativas convencionales y no convencionales implementadas en el mundo para el tratamiento de aguas residuales cianuradas generadas en los procesos de extracción de oro, que puedan ser aplicadas en los procesos mineros catalogados como pequeña escala en Colombia, atendiendo como criterios de selección de métodos potenciales no solo la capacidad de remoción del contaminante y sus derivados, sino también el costo de implementación, el costo de inversión y mantenimiento, el capital humano para la operación, el espacio requerido y la facilidad de acceso a la tecnología.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Identificar las principales afectaciones que puede generar sobre cuerpos de agua, la descarga de vertimientos de aguas residuales cianuradas no tratadas provenientes del proceso de la minería a pequeña escala. 2. Revisar las diferentes alternativas de tratamiento convencionales y no convencionales que se usan en el mundo para tratamiento de las aguas residuales generadas en la extracción a pequeña escala de oro. 3. Identificar y presentar otras alternativas existentes para la extracción del metal sin implementación de cianuro, que puedan ser potencialmente implementadas en el país.

METODOLOGÍA La metodología usada para el desarrollo de la presente monografía se basa principalmente en la búsqueda, análisis, interpretación y conclusión de material bibliográfico consignado en las bases de datos de revistas indexadas con el fin de dar cumplimiento a los objetivos planteados, y plasmar de manera concisa algunas conclusiones sobre la información recopilada en esta revisión. A continuación, se presenta un esquema como representación de la propuesta metodológica:

Revisión bibliográfica. Fuentes de consulta principal: bases de datos de las revistas indexadas, EBSCO, Science Direct, Dialnet; otras fuentes como libros y revistas en el Sistema de Bibliotecas de la Universidad y noticias relacionadas.

Identificar afectaciones actuales sobre el recurso hídrico.

R e v i s i ó n

Exponer el estado actual de afectación del recurso debido al vertimiento de aguas residuales contaminadas con cianuro y sin tratar, que son generadas en la actividad minera artesanal.

Búsqueda de las diferentes alternativas de tratamiento convencionales y no convencionales. Identificar diferentes alternativas actualmente implementadas en otros lugares del mundo para el tratamiento de aguas residuales contaminadas con cianuro y que sean aplicables al caso de estudio.

Selección de alternativas de tratamiento que puedan ser aplicadas en Colombia. Comparar entre las diferentes alternativas (facilidad de aplicación a pequeña escala, viabilidad por costo de inversión, viabilidad por complejidad y beneficios ambientales comparativos con la inversión) para determinar cuáles pueden ser aplicables en el caso propuesto.

B i b l i o g r á f i c a

MARCO TEÓRICO

1. La pequeña minería en Colombia: En Colombia la minería existe desde antes de la época de la conquista española; la riqueza incuestionable de recursos naturales de nuestro país ha permitido durante cientos de años garantizar el aprovechamiento de todo tipo de recursos, entre ellos los metales preciosos como el oro. Los procesos de explotación minera pueden estar asociados tanto al tipo de yacimiento como al proceso de aprovechamiento que se realice; de acuerdo al tipo de material se denomina minería metálica (asociada a la obtención de metales preciosos o semi preciosos) y no metálica (relacionada con material de cantera, piedras preciosas, entre otros); generalmente los procesos de obtención de minerales metálicos involucran la implementación de métodos químicos para la obtención del mineral (Ayala Carcedo & Fernandez Vadillo, n.d.). Para el caso del proceso de extracción del oro y la plata, se suelen implementar productos químicos como el mercurio y el cianuro, debido a su alta afinidad por el material, lo que facilita la obtención de dichos metales preciosos, para el caso de Colombia, a partir de la Ley del Mercurio No.1658 de 2013, del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible -MADS, se comienza a promover el uso de alternativas de producción más limpia con el objeto de eliminar el uso del mercurio en los procesos de minería (artículo 6, Ley 1658), de esta manera, la implementación de cianuro como alterativa ha tomado mayor interés. En cuanto al nivel de escala de extracción en la que se realiza el proceso de obtención de un mineral, se puede catalogar la minería como artesanal, de pequeña, mediana y de gran escala. De manera general, la minería a pequeña escala suele ser enmarcada dentro de diversos términos tales como minería artesanal y de subsistencia, sin embargo, para el caso de Colombia, a partir del Decreto 1666 de 2016, se realiza una diferenciación entre la minería artesanal y la tecnificada, y se determina que la minería desarrollada por personas o grupos de personas y que aplica métodos extractivos y de recolección no mecanizados, corresponde a actividades de minería de subsistencias o artesanal, adicionalmente se hace una categorización de la minería a pequeña, mediana y gran escala con base en dos etapas de desarrollo de la actividad. La primera etapa de clasificación se realiza con base en el número de hectáreas otorgadas en el respectivo título minero y contempla las etapas de exploración y montaje y/o construcción de tal forma que aquellos títulos otorgados sobre las 150 hectáreas o menos se clasifican como pequeña minería (artículo 2.2.5.1.5.4, Decreto 1666 de 2016); posteriormente en el proceso de explotación, se determina que, de acuerdo con el volumen de la producción máximo anual, las minas pueden ser clasificadas como de pequeña, mediana y gran escala (Figura N°2); para el caso de la extracción de metales preciosos como el oro, el reporte de cantidades inferiores o iguales a las 15.000

toneladas/año, infiere la categorización de un minero como pequeño productor.

Figura N°2. Clasificación minera en Colombia con base en el nivel máximo de producción anual para etapa de explotación. Adoptado de: Decreto 1666 de 2013.

Además de la clasificación definida en el Decreto 1666 de 2016, cabe destacar que de acuerdo con El Plan Nacional Para de Desarrollo Minero al 2014, se suelen utilizar criterios como el costo de inversión en los proyectos, la mano de obra empleada, la producción anual, ventas y áreas concesionadas como criterios subjetivos para hacer la identificación de las minas que pueden ser catalogadas como pequeñas; por lo tanto, es importante destacar que la minería a pequeña escala debe ser considerada como un subsector económico con características propias y debe ser distinguido de la minería ilegal, la cual en términos de control, corresponden a actividades que carecen de aspectos legales, técnicos, ambientales, económicos, sociales, laborales y tributarios con impactos negativos tanto a nivel social en la región donde se realizan (Ministerio de Minas, 2016). América Latina ha sufrido alrededor de los últimos 100 años desarrollos mineros ligados al control, explotación y exportación de los recursos naturales por medio de proyectos transnacionales a gran escala, fomentando el incremento de las brechas y desigualdades sociales ya existentes; para el caso de Colombia, esta brecha cada día se abre más, teniendo en cuenta el conflicto armado que se presenta en las diferentes zonas del territorio, en donde por desgracia por lo general son los lugares más propicios para la explotación minera, además, los proyectos transnacionales fueron declarados como la principal locomotora de desarrollo en el país (Arias-Hurtado, 2014). De acuerdo con la Política Minera De Colombia -2016, este tipo de minería es la más numerosa en el país cuando se habla de unidades de producción, por lo tanto, los retos son considerables teniendo en cuenta la deficiencia de desempeño en la actividad y los impactos negativos por las limitaciones tecnológicas que se tienen a dicho nivel. Por su parte, las favorables condiciones económicas de los mercados internacionales para los minerales como el oro, la plata, el carbón, entre otros, y la diversidad de ambientes y

riqueza mineral de Colombia, son factores que han favorecido a acrecentar el interés por la explotación de dichos minerales. En el caso de Colombia, de acuerdo con la Unidad de Planeación Minero Energética UPME-, se estima que cerca de unas 3.600 explotaciones mineras no cuenta con el respectivo título y un 30% de las explotaciones no cumplen con las autorizaciones mineras y ambientales correspondientes, sin embargo, los datos pueden ser mayores, teniendo en cuenta que las autoridades mineras no suelen contar con toda la información verificable y actualizada sobre la características y condiciones en qué se desarrolla la actividad, además el problema se acrecienta debido a que las autoridades en general, poseen dificultades para poder ejercer la fiscalización y control, puesto que los procesos mineros suelen suceder en lugares remotos y casi inaccesibles (Suarez, 2011).

2. Impactos generados por la extracción de oro en minería a pequeña escala: En el país al igual que en muchas otras regiones del planeta, existe dificultades frente al proceso de legalización y control de la minería practicada a pequeña escala; asociado a ello, surgen problemáticas relacionadas con llevar un adecuado control sobre los vertimientos de aguas contaminadas con químicos que son usados en los procesos de obtención de minerales preciosos como el oro, ya que éstas no suelen ser debidamente tratadas. En el análisis de los impactos generados por la minería en general, se puede comenzar por diferenciar entre aquellos impactos que son producto de las operaciones y aquellos generados por el procesado metalúrgico. Los primeros son generados en la fase de exploración y se concentran principalmente en las etapas de explotación, mientras que los segundos están asociados a las fases de extracción y beneficio, sin embargo, en ambos los impactos pueden extenderse hasta las etapas de cierre y abandono (Oyarzún & Oyarzun, 2011). Es normal que las actividades mineras generen impactos incluso bajo las mejores condiciones operacionales. Desde el enfoque de aplicación, los impactos generados en los procesos de la minería a pequeña escala una vez se obtiene el mineral, suelen abarcar mayores problemáticas que en el caso de la minería a mediana y gran escala, toda vez que los procesos extractivos se suelen hacer bajo métodos de ingeniería que no necesariamente están bien aplicados, debido entre otras cosas a que en muchos casos la capacidad de tecnificación a pequeña escala se ve limitada y los lugares de mayor producción aurífera, suelen ubicarse lejos de los principales centros urbanos del país, en zonas que son de difícil acceso tanto para las autoridades mineras como ambientales, dificultando la labor de control sobre los efectos que genera el inadecuado manejo de residuos contaminados con productos como el cianuro en estas actividades (Ortiz-Riomalo & Rettberg, 2018). En un estudio de valoración de impactos ecológicos por minería llevado a cabo en el

caso del río Guabas-Valle del Cauca, más del 90% de los componentes ecológicos se identificaron como afectados de forma severa por actividades de la minería a pequeña escala, entre ellos la disposición de vertimientos de aguas contaminadas con cianuro y mercurio (Gamboa García, 2015). El agua es uno de los elementos que sufre mayor contaminación en los procesos mineros, ya que, si bien la minería utiliza un porcentaje mucho menor de este valioso recurso en comparación a otras actividades como la ganadería y/o agricultura, las operaciones de extracción pueden llevar a la afectación del agua por la alteración de drenajes naturales (durante los movimientos de tierra en la fase de exploración), aumento de la turbidez en cuerpos superficiales y el aporte de carga de contaminantes, debido a que estas fuentes suelen ser los desagües más fáciles de usar y por ende se convierten en las receptoras del agua contaminada de relaves y extracciones químicas (Velasco Betancourt, 2015). En el caso de la minería a pequeña escala la cual produce entre 337 y 447 toneladas de oro (Au) por año, logrando satisfacer del 12 al 15% del oro que se usa a nivel mundial, el pobre manejo del cianuro en los entables hace que se viertan miles de toneladas al año al ambiente en forma de cianuro libre y complejos de cianuro, además en el proceso de la extracción del mineral se pierde alrededor del 50% de la materia prima usada, siendo un proceso muy deficiente respecto a la inversión de materia prima (Seccatore et al., 2014). En términos asociados a impactos sobre el recurso hídrico desde las actividades mineras, se puede hacer énfasis en el proceso de lixiviación, ya que es durante esta etapa de obtención del mineral oro para el caso de estudio, es que se suele hacer uso del cianuro o mercurio. Generalmente el manejo de lixiviados se realiza en pilas que consiste en la acumulación del material mineralizado formando terraplenes, levemente inclinados para facilitar el escurrimiento y captación de soluciones; otra forma ampliamente utilizada es en tanques de lixiviación que consiste en alimentar tanques conectados en serie, con el concentrado o pasta para ser mezclada con el lixiviante que actúa como solvente (Flores, 2018). El manejo de pilas de lixiviación se realiza principalmente en África y Sur América y algunas de estas operaciones cumplen con la certificación del Código Internacional para el Manejo del Cianuro, administrado por el Instituto Internacional para el Manejo del Cianuro (ICMI), el cual corresponde a un programa voluntario para las compañías mineras de oro y plata a cualquier escala y tiene por objetivo la protección de la salud humana y reducción de los impactos ambientales asociados con el uso del cianuro en estas actividades mineras (Donato, Madden-Hallett, Smith, & Gursansky, 2017); sin embargo, al ser un programa voluntario, el Código ha sido principalmente acogido por proyectos mineros a gran escala. En el caso de la minería a pequeña escala, generalmente la regulación o el control respecto al manejo del cianuro en los procesos de cianidación y procesos de lixiviación, no está debidamente efectuado, además, suscitan dificultades relacionadas con la

inversión o capacidad de técnica para implementar sistemas de tratamiento efectivos que permitan el adecuado manejo de las aguas residuales, todo esto, principalmente, debido a que las minas a pequeña escala suelen ser diseñadas con objetivos de ganancias inmediatas que carecen de un interés de sostenimiento a largo plazo, por lo tanto, la estrategias de diseño para determinar impactos acumulativos a gran escala como códigos internacionales, convenciones y regulaciones no suelen ser aplicables a estos casos (Adler Miserendino et al., 2013). Teniendo en cuenta lo anterior, es por ello que, en los procesos de generación de aguas contaminadas con cianuro, los vertimientos suelen ser lanzados a los colectores de aguas lluvias, si existen, o directamente sobre la fuente hídrica más cercana, proceso que se hace sin el control de la autoridad competente o sin el consentimiento de vecinos o población del lugar, generando contaminación inmediata del medio y afectación a poblaciones aledañas; además, el inadecuado manejo de lixiviados, también deriva en otro de los grandes problemas asociados a la minería que es la disposición de sedimentos contaminados con metales pesados sobre fuentes de agua superficiales que con el tiempo al almacenarse conllevan a cambiar las condiciones fisicoquímicas del entorno afectando la los ecosistemas y las diversas especies del entorno (TarrasWahlberg & Lane, 2003). Las afectaciones sobre las fuentes hídricas por disposición de lixiviados de cianuración sin adecuado tratamiento, es un claro ejemplo en el caso del municipio de Marmato ubicado en el Departamento de Caldas, donde predomina la minería a pequeña y mediana escala, en este lugar, el problema de manejo y control sobre el tratamiento de las aguas residuales se acrecienta debido a la deficiencia en los procesos de control institucional, factor que ha conllevado a favorecer prácticas inadecuadas de manejo de residuos generados antes, durante y después del proceso de extracción y obtención del oro, ya que los drenajes ácidos con presencia de contaminantes como el cianuro y metales pesados como el hierro, manganeso y aluminio, no son tratados y se vierten directamente a las fuentes de aguas más cercanas, en muchas ocasiones la fuente de agua principal de la localidad o municipio (Díaz Alvarez, 2013). La contaminación provocada por la minería de oro a pequeña escala y artesanal, es el factor más relevante dentro la contaminación global provocada por razones antrópicas; en el caso de los procesos con mercurio, se generan alrededor de 1.400 toneladas de mercurio por año donde se ha demostrado que existe un alto riesgo de intoxicación por consumir los peces de las fuentes contaminadas, ya que los contaminantes son bioacumulados, entonces el problema no solo se evidencia en la fauna, si no en la flora y el suelo, pudiendo generar así problemas neurológicos por exposición (Veiga et al., 2018); por otro lado, las consecuencias por la descarga de cianuro a los recursos hídricos del país no se entienden muy bien, ya que el cianuro ha sido usado por más de 100 años en los procesos mineros, en condiciones menos restrictivas que las actuales y no se conocen causantes de muertes, ni enfermedades asociadas a la minería con este producto, o efectos a la salud de quienes realizaban trabajos de lixiviación o un área definida geográficamente en las inmediaciones de las plantas donde se ha utilizado.

De lo anterior, cabe destacar que, las afectaciones por uso de cianuro en la minería no derivan directamente de los compuestos de cianuro débiles o moderadamente fuertes que se pueden formar durante los procesos de cianuración, sino que radica principalmente en el inadecuado tratamiento de las aguas residuales sin garantizar la reducción de su concentración dentro de los límites permisibles, lo que favorece aumento de su concentración en el medio y por ende favorece condiciones de intoxicación (“Cyanide , Mining , and the Environment,” 2013).

2.1. El reto de la minería a pequeña escala: A pesar de que los impactos que trae consigo los procesos mineros a pequeña escala y a nivel artesanal, por la falta de adecuada tecnificación y la incapacidad en la mayoría de los casos, para realizar adecuado manejo de los vertimientos asociados al proceso extractivo, es importante considera que dentro del contexto de Colombia, una de las mayores amenazas que recibe la minería a pequeña escala y a nivel de subsistencia es quizá, la estigmatización; por ejemplo, dentro del contexto social, en poblaciones mineras generalmente la designación de responsabilidades sociales y ambientales suele ser desigual respecto a otras actividades productivas como la ganadería, la agricultura y el aprovechamiento forestal. Además, el crecimiento desmedido de asentamientos humanos alrededor de zonas de explotación y minas que puedan incluso estar bien organizadas, dificulta llevar el control de un ordenamiento territorial que finalmente no debe recaer completamente sobre quien realiza la actividad minera, sino también sobre otras entidades encargadas del control territorial (Pantoja Timarán & Pantoja Barrios, 2016). A medida que las sociedades evolucionan, crecen las necesidades y por ende la demanda de nuevos materiales, lo que implica que a medida que pase el tiempo, se comenzarán a explotar nuevos minerales que se beneficiarán en conjunto con los que se aprovechan desde hace años por la humanidad, generando un aumento en la cantidad de minas alrededor del mundo, además, la obtención del mineral va a ser cada vez más difícil, generando así cada vez más volúmenes de desechos y mayores requerimientos de lixiviantes para su extracción, por tal razón la comunidad internacional debe promulgar por un flujo libre de información científica, contribuyendo a que la situación mencionada genere menores impactos negativos (Müezzinoǧlu, 2003). Respecto al manejo de productos como el cianuro en la extracción de metales preciosos, el principal reto radica en desarrollar un método igual de eficiente, con aplicación de procesos de lixiviación de costos rentables y fácilmente degradables; a al luz de estos atributos, se podría pensar que el reto es encontrar una alternativa que pueda ser de bajo costo y reutilizable, selectivo, no toxico y compatible con los procesos de recuperación posteriores (Laitos, 2013).

3. El proceso de cianuración en minería: Aunque el cianuro, suele ser ampliamente usado en la industria y solemos tener contacto con él en nuestra vida diaria a través de comida, bebidas, medicinas y otros productos, por ejemplo, al fumar una persona se puede exponer a 0.5 mg de cianuro por cigarrillo o al respirar los gases de escape de los vehículos se pueden inhalar entre 7 y 9 mg/km de cianuro en forma gaseosa (HCN), cuando el ion cianuro se somete a disociación en soluciones acuosas, dependiendo del pH de la solución el cianuro libre podrá encontrarse en forma de anión CN- o como ácido cianhídrico (HCN), el cual es un ácido débil que se puede encontrar en dilución en las aguas con pH ligeramente por debajo de 8.5 y es altamente volátil (Kuyucak & Akcil, 2013). El problema con estos compuestos de cianuro radica en que si bien pueden ser encontrados naturalmente en pequeñas cantidades, cuando se realizan vertimientos con altas concentraciones, estos pueden convertirse en potenciales riesgos de intoxicación asociado a fenómenos de volatilización, adsorción y biodegradación, por ejemplo, se ha reportado que la dosis letal por inhalación de ácido cianhídrico el cual es altamente volátil, es de 150 mg/L mientras que la dosis letal por ingestión es de 2 a 5 mg/Kg de peso corporal (M. Agudelo, Ruth; Judith Betancur; L. Jaramillo, 2015). El proceso de obtención de materiales metálicos por cianidación, cianuración o lixiviación con cianuro, se basa en extraer uno o varios solutos de un sólido, mediante el uso de un disolvente en forma líquida, cianuro de sodio (NaCN), aprovechando algunas de las características físicas y químicas del oro, de tal forma que, las fases líquidas y sólidas entran en contacto y los solutos pueden mezclarse produciendo una separación de los componentes originales desde la muestra (Logsdon, Hagelstein, & Mudder, 2001)(Veiga, Angeloci-Santos, & Meech, 2014). En otras palabras, el cianuro de sodio se disuelve en agua en donde disuelve el oro contenido en el mineral, como sucede con los otros métodos de extracción de oro, barrido y amalgamación, mediante el uso de soluciones de cianuro débiles; para la extracción de oro en las pequeñas minerías o entables suele ser un método que está tomando fuerza, ya que es un proceso que incurre en costos bajos y tiempos de extracción reducidos y eficientes(Veiga et al., 2018) (Veiga et al., 2014). Aunque los procesos de lixiviación con cianuro pueden tener impactos negativos menores que los procesos con mercurio, igualmente producen residuos líquidos con alta carga de contaminantes entre ellos metales pesados y compuestos de cianuro; generalmente los procesos mineros a pequeña y mediana escala, no cuentan con infraestructura adecuada para el tratamiento de estas aguas contaminadas, donde en el mejor de los casos, estas suelen disponerse en los embalses de relaves, desde los cuales después de determinado tiempo de retención, se realiza entrega directa a cuerpos de agua superficiales. Es así como entre los impactos ambientales de mayor relevancia hacia el recurso hídrico por actividades de extracción de minerales como el oro, se encuentran la contaminación con cianuro, la eliminación directa de los relaves a fuentes superficiales, los daños por erosión y deforestación, y la afectación de las áreas aluviales (Suarez, 2011).

Para lleva a cabo la evaluación exhaustiva del potencial de contaminación de la lixiviación con cianuro es inevitable un análisis de balance de masa del cianuro. La localización y recopilación de datos para cualquier fuente de contaminación con cianuro, sería una contribución importante para minimizar las controversias con respecto a la peligrosidad del proceso de lixiviación con dicho componente y para optimizar la operación del proceso con miras a minimizar los impactos por disposición de aguas con alto contenido de compuestos de cianuro. Tanto en la minería de oro a pequeña escala como a gran escala, los conflictos como resultado de diferentes actitudes relacionadas con la lixiviación con cianuro, pueden ocasionar gastos sustanciales y retrasos en el flujo de trabajo del procesamiento del oro (Brüger, Fafilek, Restrepo B., & Rojas-Mendoza, 2018). El aumento del riesgo por disposición de aguas con alto contenido de compuestos y metales pesados provenientes de la actividades de cianuración o lixiviación con mercurio, radica en la bioacumulación generada en las cadenas alimenticias que suceden en los ecosistemas involucrados, teniendo en cuenta que, generalmente los lugares en donde se explota el mineral, están ubicados en regiones con alta biodiversidad, situación que aumenta de manera exponencial la propagación del contaminante entre los seres vivos, aumentando también la contaminación del suelo y el agua subterránea, por ende, en los cultivos de alimentos y fuentes superficiales, a esto se agrega que generalmente los peces son la mayor fuente de proteína en las regiones donde se efectúa esta actividad, aumentando la probabilidad de convertirse entonces en un problema de salud mundial (Esdaile & Chalker, 2018). Y es que si bien el cianuro de sodio que es el método de cianuración más común se utiliza en concentraciones muy diluidas con rangos de entre 0.01% a 0.05% de cianuro (100 a 500 ppm) para procesos de lixiviación, el método de cianuración es bastante controvertido debido a su toxicidad, pues si bien el cianuro libre se descompone fácilmente al exponerse a rayos UV, los productos menos tóxicos como los tiocianatos y cianatos son más persistentes debido a su estabilidad química y pueden perdurar muchos años en el medio ambiente (Hassan, Sahani, Hod, & Yahya, 2015). Respecto a los impactos sobre la salud humana, generalmente el cianuro se elimina del cuerpo a través del hígado, no causa cáncer y no debe tener efecto teratogénico o mutagénico; las personas que sufren una intoxicación no mortal se recuperaron rápidamente y la experiencia ha demostrado que, si las personas no están expuestas a concentraciones que exceden los límites durante largos períodos de tiempo, no se presentan efectos a largo plazo (“Cyanide , Mining , and the Environment,” 2013), sin embargo, los efectos de exposición aguda pueden conllevar a alteraciones cardiovasculares y los signos típicos por envenenamiento con cianuro incluyen afectaciones al sistema nerviosos central como cefaleas, vértigo, falta de coordinación motora, pulso débil, cardíaco. arritmias, vómitos, estupor, convulsiones e incluso conllevar al coma (Hassan et al., 2015).

Atendiendo lo anterior, surge la necesidad de presentar alternativas de tratamiento que requieran bajo costo de inversión y que sean eficientes, de tal forma que puedan ser implementadas a pequeña y mediana escala en la minería (Estay, Ortiz, & Romero, 2013). Aunque las miradas están puestas sobre los efectos del cianuro en la salud humana, es importante considerar el daño asociado a la disposición del residuo sobre los ecosistemas, comprometiendo cadenas alimenticias y la biodiversidad, se pueden ver afectadas el crecimiento normal de algas, la salud de los crustáceos, la salud de las larvas anfibias y la supervivencia de estas especies (M. Agudelo, Ruth; Judith Betancur; L. Jaramillo, 2015).

4. Una mirada general a las alternativas y métodos de tratamiento para aguas residuales generadas en el proceso de cianuración en minería: Los métodos de tratamiento de aguas residuales generadas en el proceso de cianuración deben ir concatenados de una serie de elementos, estructuras y sistemas que funciones de manera correcta y se integren de la mejor manera, ya que la gestión del agua producto de la lixiviación facilita tener el control sobre los procesos, teniendo en cuenta que los métodos propuestos están pensados para aguas generadas por la minería a pequeña escala, es clave resaltar que si existen fugas de agua residual en el sistema, la eficiencia de los métodos propuestos no tendrían el impacto buscado. (Dudeney, Chan, Bouzalakos, & Huisman, 2013). La lixiviación con cianuro es el proceso predominante en la extracción de oro no solo en la minería a pequeña escala si no también en la minería a gran escala; este proceso consiste en la formación de cianuros metálicos (en este caso con oro) en una solución acuosa, estos aniones quedan disueltos en el agua lo que permite posteriormente separarlos de la parte insoluble del mineral mediante diversos métodos como la separación del cianuro y los metales, usualmente mediante polvo de cinc. Durante este proceso y en las soluciones de los relaves después de la extracción, parte del cianuro se puede volatilizar en el aire por oxidación y fotólisis en la atmosfera circundante de las minas de oro, ocurriendo lo mismo, sobre las soluciones de cianuro que son drenadas a los cuerpos de agua (Brüger et al., 2018). En los métodos convencionales para reducir las concentraciones de cianuro, se encuentran la degradación natural, de éste proceso puede resultar cianuro no tóxico, dióxido de carbono y compuestos de nitrógeno; los procesos de depuración aprovechando las reacciones naturales han sido usadas por la industria minera como el método más común o convencional para la disminución del cianuro, sin embargo, la velocidad de degradación de estos contaminantes es directamente dependiente de condiciones ajenas al proceso, como la temperatura y se pueden obtener resultados no deseables en los afluentes (Kuyucak & Akcil, 2013); por esta razón los procesos de tratamiento suelen implicar costos altos de inversión y operación, como también costos asociados a la compra de predios para construir las estructuras para tal fin. En general, el principal fundamento es aumentar las tasas de descomposición del contaminante, por medio de los métodos de degradación natural, como los métodos de

bioadsorción, este método es conocido como columnas de lecho fijo de flujo descendente continúo haciendo uso de cáscara de coco y arena, el cual consiste en un sistema de bioadsorción con cáscara de coco por medio de un sistema de filtros de flujo descendente. El limitante principal de estos sistemas son la temperatura, y el pH, parámetros que pueden variar entre 25.7 a 27.6°C y 7,6 a 8,1 respectivamente, para poder obtener valores de remoción considerables comprendidos entre el 80% y 95%. Sin embargo, estos métodos se encuentran en la etapa de estudios de laboratorio y sólo en algunos casos se tienen pruebas pilotos; lo que se concluye de esta metodología, es que con más pruebas e implementando sistemas más robustos, con filtros en serie y en paralelo se puede aumentar la capacidad de tratamiento (Acheampong & Lens, 2014). Los procesos químicos convencionales, también suelen estar enfocados a destruir el cianuro, convirtiéndolo en compuestos que suelen ser insolubles y no pueden ser absorbidos por los organismos vivos (Kuyucak & Akcil, 2013), por tal razón actualmente se han desarrollado métodos de remoción, atenuación y recuperación del cianuro basado en técnicas químicas, biológicas, electroquímicas y fotoquímicas para garantizar bajos costos de inversión, mantenimiento y espacio a utilizar, por ejemplo, en la mina de Obuasi, Ghana se extrae el mineral a partir de vetas de cuarzo y minerales de sulfuro, allí el agua contaminada se dispone en tanques de relaves desde los cuales las aguas son bombeadas a un sistema de tratamiento compuesto por unidades de carbón para remoción de cianuro, sólidos suspendidos totales y metales pesados, contactores biológicos rotativos que son usados para la oxidación de cianuro y unidades de tratamiento químico con hipoclorito, cal y peróxido de hidrógeno que se usan únicamente para la degradación del cianuro (Acheampong et al., 2013). Dentro de otras alternativas actualmente propuestas, se encuentra el proceso de Absorción por Membrana Llena de Gas (GFMA, por sus siglas en inglés), el cual puede extraer el cianuro usando una solución de absorción de Hidróxido de Sodio -NaOHmediante el uso de membranas hidrofóbicas, donde sus poros llenos de aire separan la corriente acuosa que contiene cianuro y recibe una solución con alto valor de pH. Los experimentos con este método, demuestran una recuperación del cianuro superior al 90% en tiempos de extracción aproximados a 10 minutos, logrando una tasa de transferencia de cianuro promedio de 0.01 kg/m2.h, identificando así las variables más influyentes en la eficiencia del proceso como el pH, el caudal de alimentación y la concentración de cobre (Estay, Ortiz, & Romero, 2013); la ventaja de esta alternativa es que podría incurrir en la implementación de áreas destinadas para el tratamiento de aguas contaminadas, de un tamaño menor a los usados actualmente en los embalses de relaves, debido a la alta superficie de transferencia por volumen que tiene los contactores de membrana. Existen otras alternativas, como es el caso del aprovechamiento de plantas como biorremediadores, para la remoción de cianuro. En estudios realizados se concluyó que, el cianuro también es producido naturalmente por muchos organismos, se conocen alrededor de 2000 especies de plantas que producen cianuro, comúnmente en forma de glucósidos, como mecanismo de defensa, además, todas las plantas vasculares y numerosas algas y hongos producen cianuro como producto de la síntesis de las

hormonas de la planta y feromona de etileno, a pesar de que la mitocondria de las plantas posee un sistema oxidasa resistente al cianuro, plantas como las eucariotas también poseen encimas que pueden ser irreversiblemente dañadas por el cianuro. Los resultados muestran que las células de las plantas tienen una alta capacidad de eliminar el cianuro libre, por tal motivo, proporcionan fácilmente altas cantidades de biomasa manejable, haciéndolas candidatas adecuadas para ser usadas como “biorreactores” (S.viminalis x schwerinii). En el proceso de biorremediación, la selección de las plantas dependerá de las condiciones de la mina, como el suelo, el clima y su capacidad de remoción, para la aplicación en zonas como las de clima húmedo, el sauce de cesto, (S.viminalis x schwerinii) por mucho ha mostrado los mejores resultados. Por ejemplo, en el sur de Suecia, se encontró que la masa de raíces de los sauces de cesto estaba entre 83.1 y 170.2 gramos de peso seco por m2, un peso húmedo de raíces de sauce finas entre 1038.8 y 2127.5 gramo de peso húmedo por m2, obteniendo una relación entre el peso seco y el peso húmedo de las raíces de sauce del 8%, o en promedio de 15.9 toneladas por hectárea. Con un valor máximo de 14.5 mg/kg-ha, en otras palabras, una cantidad de 1100 kg de cianuro libre podría llegar a eliminarse en una hectárea con sauces durante un período de crecimiento de 200 días, si las condiciones de la mina son aptas para el cultivo de dichas especies (Larsen, Trapp, & Pirandello, 2004). Bajo las observaciones de los estudios realizados con plantas como biorremediadores, se puede concluir que los tratamientos biológicos, se constituyen como una alternativa eficiente y a su vez amigable con el ambiente, por otro lado, alternativas con microorganismos también pueden garantizar una alta degradación del cianuro y también de metales pesados en menor proporción, además, son procesos que implican un menor costo de operación e instalación (M. Agudelo, Ruth; Judith Betancur; L. Jaramillo, 2015); en estos casos, se ha identificado que bacterias de tipo Thiobacillus y Pseudomonas, poseen alta diversidad metabólica para soportar condiciones desfavorables, sin embargo, la efectividad del tratamiento se verá afectada por condiciones como la aclimatación progresiva de los microorganismos al medio con contenidos altos de cianuro, el pH, la humedad y la temperatura, los cuales son factores determinantes para la actividad bacteriana (Sanitaria & Comunitario, 2015). En general, las alternativas de biodegradación y biorremediación pueden ser alternativas potencialmente económicas y ecológicas respecto a los métodos convencionales, ya que los métodos como la oxidación del peróxido de hidrógeno catalizado por cobre, la ozonización, la precipitación de hierro y la descomposición electrolítica que suelen ser empleados en la minería a gran escala, suelen ser costosos y requieren de mano obra y equipos más especializados. La bacteria de tipo Pseudomona pseudoalcaligenes, es por ejemplo una especie que puede sobrevivir en condiciones de pH muy alcalino (11.5) y tolerar hasta 785 mg de CN-1 y de acuerdo con estudios realizados, la degradación del cianuro con uso de dichas bacterias ocurre entre un pH de 9 y 10, siendo un pH de 9,5 el más adecuado para ello, por lo cual puede ser una alternativa para la desintoxicación de aguas que contienen cianuro y complejos de cianuro que no requieren tratamiento químico previo (Huertas et al., 2010).

El uso de bacterias en la aplicación de tecnologías como el caso del Contactor Biológico Rotatorio -RBC- el cual es un proceso que aplica los procesos microbianos altamente eficaz que puede ser aplicado a la minería de pequeña y mediana escala debido a que, entre otras cosas, requiere menor consumo energético, tiene una reducida producción de lodos y su mantenimiento es simple (Jaramillo Londoño & Arenas Rodríguez, 2015). Respecto a los procesos fisicoquímicos de adsorción se tiene que, pueden verse afectados positiva o negativamente debido a ciertas variables como la temperatura ambiente, generando pérdidas en la capacidad de adsorción asociado al cambio en la textura del medio sorbente con aumento de la misma y el pH ya que para diferentes valores de éste se genera adsorción de cationes si su valor es mayor a 4,5 o aniones si su valor está entre 1,5 y 4, son las dos principales variables para controlar, lo que a grandes rasgos es fácil, porque, primero la temperatura está asociada al lugar en donde se encuentra el punto de beneficio y el pH del agua residual está asociado al proceso en sí, igualmente se pueden medir y controlar con métodos y herramientas sencillas y de fácil manejo. La eficiencia se da también en gran medida por el tamaño de la partícula para diferentes sorbentes, lo que implica que lo que funciona en un lugar y para un agua residual asociada a un proceso, no necesariamente sirva para otro lugar y para un agua residual asociada a otro proceso, se puede ver como una desventaja, sin embargo existen muchos materiales que se pueden usar y se encuentran en diferentes lugares del país, siendo más una ventaja que una desventaja, de igual manera, los estudios han demostrado que en general estos sistemas presentan más ventajas que desventajas en sí, ya que no necesitan nutrientes, ósea que los procesos no son gobernados por metabolismos, la selección del tipo de adsorbente no es gobernado por la toxicidad, los metales pueden ser recuperados y liberados fácilmente de los sorbentes y la biomasa se comporta como un intercambiador de iones. A pesar de las ventajas que estos métodos pueden traer para los mineros a pequeña escala, el ajuste de los métodos se encuentran aún en investigación y desarrollo, lo que disminuye la transferencia de conocimiento tecnológico, asociando su implementación a métodos artesanales, lo que implica que no haya sido implementado a nivel industrial (Tejada-tovar & Villabona-ortiz, 2015). Durante las dos últimas décadas se ha demostrado que la bioadsorción de metales por ciertos tipos de biomasa, es efectivo capturando iones metálicos, encontrando que las familias de bio-adsorbentes generados por biomasas de desecho, muy baratos, generan las bases para formular nuevas tecnologías para la remediación de aguas residuales procedentes de minería a pequeña escala. El objetivo para el desarrollo de estos métodos es encontrar la biomasa que sea abundante en el lugar de beneficio lo que lo hace materia prima de muy bajo costo y que genere la remediación esperada, a pesar de las experimentaciones realizadas, existen infinidad de biomasas que pueden ser usadas, lo que hace de cada caso, algo particular, dificultando un poco el acceso a estas tecnologías. (Sala et al., 2010).

Otros autores proponen qué, aunque se cree generalmente que se tiene poca información científica acerca de los métodos de bioadsorción, los ensayos de laboratorio son limitados, creen que puede que simplemente la información sea de acceso restringido ya que el método tiene alto valor industrial, debido a que la bioadsorción es usada y estudiada para la remediación de aguas residuales generadas de la minería a pequeña escala, también puede ser usada como método de beneficio para la separación de metales preciosos. (Valladares-Cisneros, Valerio Cárdenas, de la Cruz Burelo, & Melgoza Alemán, 2017) Otro método recomendado para la extracción del cianuro en los desechos de agua de la minería artesanal, es la oxidación electrolítica, en este proceso los iones de cianuro son destruidos por un ánodo, oxidándose, a medida que algunos de los metales presentes son recolectados como cátodos, reduciéndose. Los complejos de cianuro y el cianuro libre se oxidan primero en el ánodo para así generar iones de cianuro que se descompone en nitrógeno y carbonato no tóxico en el cátodo. Los cationes de metal disociados se reducen a iones metálicos libres en el cátodo, que pueden recuperarse para su posterior uso. Este proceso puede ser utilizado en presencia de cianuro libre, complejos de cianuro y cianuro concentrado. El proceso de oxidación electrolítica depende del pH, voltaje del medio y solución electrolítica. El tipo de cátodo y material anódico afecta la cinética del proceso. La oxidación electroquímica es un proceso de destrucción de cianuro muy económico y amigable con el medio ambiente (Priya & Palanivelu, 2003)(Xu, Li, Feng, Cheng, & Ding, 2012). Dentro de los procesos de oxidación avanzada, son favorables porque las especies con alto poder oxidante pueden interactuar rápidamente con diferentes compuestos y transfórmalos en sustancias químicas más simples; la mayoría de los procesos de alto poder oxidante usan principalmente peróxido de hidrogeno, ozono o flúor y a su vez se pueden combinar con rayos UV, entre estos podemos encontrar la ozonización en medio alcalino, la oxidación electrolítica anteriormente mencionada, UV/peróxido de hidrogeno, entre otros. Las ventaja de estos sistemas de tratamiento es que pueden llegar a generar mineralización completa, no generan casi lodos que requieran tratamiento posterior, son de bajo consumo energético y transforman químicamente el contaminante, sin embargo, su aplicabilidad por costo de inversión para el caso de la minería a pequeña escala puede ser limitado (Gavira López, 2016). El enfoque de los sistemas de tratamiento hacia la reducción de cianuro es importante, sin embargo, también hay estudios que destacan que la formación de iones libres como el tiocianato, son los problemas más comunes a la ora del procesamiento del oro. En el caso del tiocianato, el cual se forma a partir de la reacción del cianuro con azufre libre, minerales de sulfuro y productos de oxidación que generalmente se encuentran en los suelos, aunque es menos tóxico que el cianuro es mucho más estable, lo que dificulta su destrucción y aunque actualmente no se considera significativamente tóxico, debido a la intensificación de la minería, el endurecimiento de la legislación ambiental para su control es una condición casi inevitable en el futuro; para este caso en específico, se pudo determinar que si bien los métodos más comunes para remover contaminantes

inorgánicos de cianuro y compuestos relacionados como el cianuro, son la cloración alcalina directa y el uso de peróxidos como el peróxido de hidrogeno y el ácido peroxomono-sulfúrico, existen alternativas como el uso de persulfato en presencia de ion férrico (Budaev, Batoeva, & Tsybikova, 2015).

El caso expuesto del tiocianato es una ventana en paralelo, al hecho que, si bien los métodos convencionales pueden ser adecuados para reducir el cianuro, no siempre pueden ser los más eficientes para toda la gama de derivados compuestos iónicos que surgen a partir de la lixiviación con cianuro, los cuales tienden con el tiempo a ser más difíciles de tratar debido al constante aumento y crecimiento de los procesos mineros, incluso a pequeña escala, por lo cual, se resalta que, finalmente la constante investigación aplicada al mejoramiento de los métodos de tratamiento son la puerta de acceso a crear alternativas que permitan que lacada vez mayor población minera a pequeña escala pueda acceder a dichas opciones. El enfoque de adecuada gestión y tratamiento de las aguas contaminadas suele ser la principal alternativa de reducción de impactos por actividades de obtención de minerales con procesos de lixiviación con compuestos como el cianuro y el mercurio, sin embargo, desde otra perspectiva, centrar la mirada sobre la optimización de los procesos previos a la generación del agua residual, puede ser quizá uno de los principales métodos para la remoción del contaminante; las acciones que conlleven a mejorar la eficiencia de los procesos de obtención, aportan directamente sobre la diminución de los volúmenes de aguas a descargar, por ejemplo, el reúso de agua tratada. Sin embargo, este tipo de estrategias, no suelen ser una alternativa viable para las actividades mineras a pequeña escala, puesto que el inadecuado tratamiento del agua se convierte en una cadena de suceso que posteriormente, con el reúso del recurso puede impactar negativamente la eficiencia del sistema de extracción, generando una disminución en los procesos de obtención del mineral. Usando agua fresca para la extracción se obtuvieron valores del 93% llegando a obtener valores de extracción de hasta un 70% usando agua reciclada, además, se obtuvo que el consumo de cianuro para la lixiviación se redujo sustancialmente cuando se procesa el oro con agua reciclada. En una mina que su tenor de beneficio sea de 3,8 g/ton de oro que tiene una capacidad instalada para procesar 2000 ton/d, indica que si se usan aguas recicladas para la extracción, se necesita menos agua fresca y desde que se garanticen las condiciones óptimas para la separación del mineral como el pH y la temperatura, una menor cantidad de cianuro para la lixiviación, disminuyendo los costos de operación y a su vez los vertimientos (Bahrami, Hosseini, & Razmi, 2007).

5. Alternativas potencialmente aplicables en el país en minería a pequeña escala: A pesar de que existen innumerables métodos, sistemas y tecnologías para realizar el tratamiento de las aguas residuales derivadas de la minería de oro, tal como los métodos de precipitación, oxido-reducción, intercambio iónico, filtración, tratamiento

electroquímico, tecnologías de membrana y recuperación por evaporación y que suelen ser usados generalmente en la minería a gran escala, para el caso de la minería a pequeña escala, se evidencia que, muchos de estos métodos, sistemas y tecnologías no son viables para ser utilizados ya que las inversiones económicas tienden a ser altas, las eficiencias de algunos de estos métodos no son las mejores cuando las concentraciones de contaminantes son bajas y además, demandan altos conocimientos Existen otros métodos cuyas principales características son precisamente el bajo costo de instalación y montaje, y la sencillez de mantenimiento y uso de sus sistemas, lo cual implica un conocimiento técnico menor y una inyección monetaria más asequible, características que hacen de estos métodos potenciales para ser implementados en la minería a pequeña escala. Con base en las alternativas expuestas en el capítulo anterior, se presentan a continuación, un resumen de las observaciones favorables de cada una de ellas y las limitantes para su aplicación en la minería a pequeña escala, teniendo en cuenta para ello, la rentabilidad en términos económicos (costos de inversión y mantenimiento) y la facilidad de aplicación (baja tecnificación, que no requiera mano de obra altamente calificada). Tabla No.1 Favorabilidad de alternativas para el tratamiento de aguas residuales contaminadas con cianuro en minería a pequeña escala

Alternativa de tratamiento Lagunas de biorremediación natural

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Bioadsorción: columnas de lecho fijo de flujo descendente con cáscara de coco y arena u otros

Observaciones Actúan como filtros de agua en los cuales los sedimentos se decantan. Favorece la reducción de la concentración de metales pesados en el agua. Es un método fácil de implementar y requiere bajos costos de mantenimiento. Método que aún está en fase de prueba, sin embargo, con más procesos de ensayo e implementando sistemas más robustos, con ayuda de otras unidades de tratamiento como filtros en serie y en paralelo, se puede -

Limitante Requieren extensiones de terreno, que generalmente en la minería a pequeña escala no se tienen; requieren tiempos de retención altos del agua residual.

Manejo de la temperatura y pH (deben variar entre 25.7 a 27.6°C y 7,6 a 8,1 respectivamente, para poder obtener valores de remoción considerables comprendidos entre el 80% y 95%). Se encuentran en la

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aumentar la capacidad de tratamiento. Se constituye como una alternativa económica.

Procesos químicos convencionales como hipoclorito, peróxido de hidrogeno

Métodos muy implementados, por lo que se tiene certeza en su efectividad.

etapa de estudios de laboratorio y sólo en algunos casos se tienen pruebas pilotos.

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Absorción por Membrana Llena de Gas

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Biorremediadores

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Los experimentos con este método, demuestran una recuperación del cianuro superior al 90% en tiempos de extracción aproximados a 10 minutos. Necesita menores área para su implementación respecto a los usados actualmente en los embalses de relaves, debido a la alta superficie de transferencia por volumen que tiene los contactores de membrana. Resultados de estudios con especies específicas de plantas, muestran que las células de éstas tienen

Aunque destruyen el cianuro, lo convierte en compuestos que suelen ser insolubles y no pueden ser absorbidos por los organismos vivos. Costos de inversión en materia prima y equipos. Costo de inversión y mantenimiento.

Facilidad de acceso a las especies biorremediadores. Requiere conocimiento

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Biodegradación con uso de microorganismos (Thiobacillus y Pseudomonas)

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una alta capacidad de eliminar el cianuro libre. Proporcionan fácilmente altas cantidades de biomasa manejable. Es una alternativa eficiente y a su vez amigable con el ambiente Estos microorganismos poseen alta resistencia para tolerar condiciones desfavorables en ambientes con concentraciones altas de cianuro y compuestos de cianuro metálicos, así como cambios de pH. Eficiente y a su vez amigable con el ambiente -

Contactor Biológico Rotatorio -RBC-

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Requiere menor consumo energético, tiene una reducida producción de lodos y su mantenimiento es simple. Los metales pueden ser recuperados y liberados fácilmente y la biomasa se comporta como un intercambiador de iones

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adecuado para su implementación y mantenimiento, ya que dependerá de las condiciones de la mina, como el suelo, el clima y su capacidad de remoción.

La efectividad del tratamiento se verá afectada por condiciones como la aclimatación progresiva de los microorganismos al medio con contenidos altos de cianuro, el pH, la humedad y la temperatura, los cuales son factores determinantes para la actividad bacteriana. Requiere económicamente, la inversión en personal calificado para su mantenimiento y operación. Elevado tiempo de retención Implica el conocimiento adecuado para el mantenimiento del sistema y los microorganismos. Disminución de rendimiento con altas cargas de cianuro

Oxidación electrolítica y procesos avanzados de oxidación -

Económico y amigable con el medio ambiente Baja generación de lodos Se puede llegar a obtener mineralización completa

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Depende del pH, voltaje del medio y solución electrolítica, el tipo de cátodo y material anódico afecta la cinética del proceso. Costo de inversión

Según la tabla, se puede deducir que el método de bioadsorción cuya definición está asociada al método de eliminación de ciertos contaminantes existentes en los cuerpos de agua, por medio de biomasa no viva unida pasivamente entre sí, es el método que más fácil se acomoda a las necesidades y realidades propias de la minería a pequeña escala, en esta alternativa, se puede aprovechar desechos agrícolas que no tienen usualmente ningún valor y uso, como corteza de determinados árboles, cáscara de limón, plátano, tamarindo, naranja, maní, coco, uvas, hojas de maíz, entre otros, materiales que por su procedencia son de bajo costo y ocasionalmente se encuentran las zonas de beneficio y en grandes cantidades, el cual su eficiencia no es controlada por metabolismos, disminuyendo el costo de materia prima, como de productos químicos y lodos (Dussán Garzón, Jenny Vives-Florez, Martha Josefina Sarria, Victor Manuel Sánchez Medina, Delgado, Hernández Sierra, & González Barrios, 2010). Asimismo, las opciones de biorremediación y biodegradación y el uso de contactores biológicos como el RBC con microorganismos, pueden ser alternativas que requieren inicialmente de adecuada asesoría y control en la fase de implementación teniendo en cuenta que al ser organismos vivos, cualquier variabilidad del medio, puede afectar su eficiencia de remoción de contaminantes, sin embargo, corresponden a métodos que una vez se estabilizan son económicos, amigables con el ambiente y de bajo consumo energético.

6. Manejo de lodos en los procesos de tratamiento de aguas residuales generadas en la extracción de oro por cianuración Dentro del panorama general, es evidente que, los procesos de tratamiento de aguas residuales presentados, presentan como particular condición la generación de lodos que requieren de manejo especial debido a la presencia de metales pesados y derivados contaminantes químicos que dificulta su posible reaprovechamiento, manejo y disposición final, sin embargo, realizando un análisis mineralógico de los lodos de relaves en algunas minas en Colombia, se encontró que tienen un uso potencial para ser usados como fertilizantes, ya que pueden contener nutrientes como el fósforo, calcio y azufre, aunque debido a la presencia de oxihidróxido de hierro disminuye la movilización de nutrientes hacia los suelos, lo que implica que se debe de realizar una mezcla con otro materia que contenga ácidos húmicos, para minimizar el efecto de retención; no obstante lo anterior, su uso se puede ver restringido debido a que los lodos de relaves pueden contener partículas tóxicas, asociadas al proceso de extracción de oro, lo que limita su uso en este aspecto (Sánchez-Peña et al., 2018).

La complejidad en el manejo de los lodos, radica en la presencia de metales pesados que dificultan su manejo, en ellos suelen encontrarse trazas de arsénico, mercurio o cianuro y compuestos metálicos de cianuro, cadmio y plomo. Generalmente, los procesos de tratamiento de lodos y suelos para reducir la presencia de dichos metales, consiste en someter el residuo a lavados con agentes como el peróxido de hidrogeno, ácido sulfúrico, ácido cítrico, ácido clorhídrico o surfactantes, sin embargo, los procesos son difíciles debido a la afinidad de los metales por permanecer en el lodo. Para el caso de los lodos obtenidos en procesos de extracción de oro con cianuro, estudios, han permitido establecer que una adecuada remoción de metales pesados y cianuro en los lodos se puede lograr al realizar los lavados con ácido clorhídrico y posteriormente con peróxido de hidrogeno; el reto final de este tipo de procesos es el manejo de los lixiviados generados (Díaz Giraldo & Pérez Mendoza, 2016). En general, en el caso de tratamiento de lodos en procesos mineros, el residuo suele ser desecado y dispuesto o manejado como un residuo especial mediante técnicas de estabilización y solidificación y dispuesto o manejado como un residuo especial, sin embargo, considerar estrategias de tratamiento que favorezcan su utilización una vez se reduzca su peligrosidad, puede ser útil, por ejemplo, estudios relacionados con la remediación del suelo en actividades mineras, pueden también abrir una ventana a la consideración de métodos diferentes para aplicarlos en el tratamiento y manejo de estos lodos, tal es el caso del Biochar, que consiste la conversión de la pirolítica de la biomasa (lodo) en un material carbonoso , dicho material posee una capacidad interesante para adsorber metales pesados, actuando como un absorbente natural que favorece a la recuperación de suelos, es decir, el lodo tratado, puede posteriormente ser usado como un material de biorremediación y recuperación de suelos en la misma actividad minera (Penido et al., 2019). Uno de los grandes retos que tiene la actividad minera corresponde a la acumulación de los lodos luego de los procesos de extracción. Pensar en estrategias de reutilización de los lodos, implica considerar medidas adecuadas para el tratamiento de éstos o bien, incluso, considerar estrategias diferentes de extracción del mineral, como ejemplo se tiene el caso de la mina llamada “La Estrella” en el municipio de Suarez del departamento del Cauca, en donde, por más de diez años se ha realizado obtención del oro sin uso de mercurio ni cianuro; el proceso de extracción se realiza a través de procesos físicos que incluyen la trituración fina para separar los minerales y la concentración del oro se realiza a través de vías húmedas (Sánchez-Peña et al., 2018). Otros posibles usos que se le pueden dar podrían ser materiales para la construcción, cerámica o en el tratamiento de aguas residuales para la retención de nutrientes y eliminación de materiales orgánicos.

CONCLUSIONES -

El agua es quizá uno de los recursos naturales que sufre mayor contaminación en los procesos mineros, ya que el aporte de sedimentos con altos contenidos de metales pesados y la disposición de aguas residuales sometidas a tratamientos

deficientes que no garantizan la adecuada remoción de otros derivados del cianuro como los cianatos y tiocianatos, conlleva a cambiar las condiciones fisicoquímicas del entorno afectando a los ecosistemas y las diversas especies del entorno cercano. -

El problema de los procesos de lixiviación con cianuro, radica en los compuestos de cianuro los cuales, si bien pueden ser encontrados naturalmente en pequeñas cantidades, cuando se realizan vertimientos con altas concentraciones, pueden convertirse en potenciales riesgos de intoxicación asociado a fenómenos de volatilización, adsorción y biodegradación.

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La contaminación provocada por la minería de oro a pequeña escala y artesanal, es el factor más relevante dentro la contaminación global provocada por razones antrópicas.

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El trabajo de cuantificar en qué porcentaje se puede llegar a remediar los cuerpos de agua se dificulta ya que el censo minero no es claro respecto a la cantidad de mineros que ejecutan estas actividades a pequeña escala, tampoco se puede determinar con claridad y certeza, la contaminación asociada a la actividad.

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Debido a la cantidad de mineros a pequeña escala que no realizan tratamiento a las aguas residuales asociadas al proceso de lixiviación, garantizar un mínimo porcentaje de remoción, sin importar el método y la eficiencia, sería beneficioso para los cuerpos de agua y para las poblaciones aledañas a los puntos de extracción.

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La deficiencia en los procesos de control por parte del Estado, son factores que por los cuales se han llevado a favorecer inadecuadas prácticas de manejo de residuos generados antes, durante y después del proceso de extracción y obtención del mineral en actividades de pequeña escala.

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Centrar la mirada sobre la optimización de los procesos previos a la generación del agua residual, puede ser quizá uno de los principales métodos para la remoción contaminantes; estas acciones aportan directamente sobre la diminución de los volúmenes de aguas a descargar, sin embargo, este tipo de estrategias, no suelen ser una alternativa viable para las actividades mineras a pequeña escala.

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Las alternativas de biodegradación y biorremediación pueden potencialmente económicas y ecológicas respecto a los métodos convencionales como las lagunas de estabilización y a los métodos como la oxidación química con peróxido de hidrógeno, el catalizado por cobre, la ozonización, la precipitación de hierro y la descomposición electrolítica los cuales suelen ser costos y requieren de mano obra y equipos más especializados.

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El método de bioadsorción es el método que más fácil se acomoda a las necesidades y realidades propias de la minería a pequeña escala, ya que no genera lodos, fácil de enseñar y de implementar, además de generar un impacto positivo

sobre el manejo de biodesechos, fomentando la economía circular lo convierte en la opción más acertada para implementar. -

Pensar en estrategias de reutilización de los lodos, implica considerar medidas adecuadas para el tratamiento de éstos e incluso, considerar estrategias diferentes de extracción del mineral que no requieran implementación de cianuro o mercurio, como lo son los métodos físicos que incluyen la trituración fina para separar los minerales y la concentración del oro se realiza a través de vías húmedas.

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El Biochar, que consiste en la conversión pirolítica de la biomasa del lodo, puede ser alternativa potencial para hacer uso de éstos como un material de biorremediación y recuperación de suelos en la misma actividad minera.

RECOMENDACIÓN Es importante resaltar que se ha hecho la propuesta de una metodología, mas no de un método especifico, queda claro que se deben realizar muchos estudios y experimentos, para definir claramente cuál es el tipo de bioadsorbente que más se adapta a las condiciones del medio y procurar no dejar esta responsabilidad sobre las personas que lo necesiten, en este caso, los mineros a pequeña escala, asociándose también las materias primas que son generadas en la región como desechos de determinados procesos industriales o agrícolas, buscando siempre la remediación de las aguas (Mack, Wilhelmi, Duncan, & Burgess, 2007). Adicionalmente, los procesos de tratamiento de aguas residuales presentados, presentan como particular condición la generación de lodos que requieren de manejo especial debido a la presencia de metales pesados y derivados contaminantes químicos que dificulta su posible reaprovechamiento, lo que implica retos para lograr estrategias de reutilización de los lodos, tal como considerar medidas adecuadas para el tratamiento de éstos o bien, incluso, considerar estrategias diferentes de extracción del mineral que sean libres de la utilización de cianuro o mercurio. Lo anterior teniendo en cuenta que si bien el método de cianuración con cianuro de sodio es el más común, los procesos de lixiviación no suelen ser adecuadamente implementados a pequeña escala y suscitan dificultades relacionadas con la inversión o capacidad de técnica para implementar sistemas de tratamiento óptimos que permitan el adecuado manejo de las aguas residuales. Finalmente se resalta que la constante investigación aplicada al mejoramiento de los métodos de tratamiento son la puerta de acceso a crear alternativas que permitan que la población minera a pequeña escala pueda acceder a dichas opciones.

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