E-BIORE2MIN PROJECT

Resumen

La contaminación producida por las actividades de minería en suelos y aguas superficiales y subterráneas es actualmente uno de los problemas ambientales más importantes a nivel nacional, europeo y mundial. La minería de metales es especialmente preocupante por la dispersión de elementos tóxicos, tales como Pb, Cd, Zn, As, Cu, etc., así como por la generación del denominado drenaje ácido de mina (acidic mine drainage, AMD), debido a la oxidación de la pirita habitualmente presente en los residuos de este tipo de minería.

Este proyecto, denominado «Combinación de tecnologías biológicas y electroquímicas novedosas para la recuperación de recursos a partir de los recursos mineros» (E-BIORE2MIN), propone una aproximación innovadora y sostenible para solucionar el problema ambiental producido por los residuos de la minería metálica. Su objetivo es el desarrollo de tecnologías basadas en la combinación de procesos biológicos y electroquímicos para el tratamiento tanto de residuos sólidos (relaves mineros) como de residuos líquidos (AMD). Este estudio pretende no sólo la reducción de la peligrosidad de los residuos sino también la recuperación de los recursos contenidos en los residuos, incluyendo la recuperación de metales, elementos de tierras raras y agua, así como la obtención de biomasa y(/o energía, todo ello en línea con el concepto de economía circular. La investigación planteada incluye el estudio de las siguientes tecnologías: (i) tratamiento de relaves mineros mediante fitorremediación y biolixiviación combinadas con el tratamiento electrocinético y (ii) tratamiento del AMD y de los efluentes de bioolixiviación mediante sistemas bioelectroquímicos y humedales construidos acoplados a celdas de combustible microbianas.

Este proyecto está financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación del gobierno de España en el marco de la convocatoria de Retos de la Sociedad 2019 (proyecto PID2019-107282RB-I00). Su plazo inicial de ejecución es de Junio de 2020 a Mayo de 2023.

Investigadores

Investigadores Senior

LUIS RODRIGUEZ ROMERO
Catedrático de Ingeniería Química
Universidad de Castilla-La Mancha

FRANCISCO JESÚS FERNÁNDEZ MORALES
Catedrático de Ingeniería Química
Universidad de Castilla-La Mancha

JOSÉ VILLASEÑOR CAMACHO
Catedrático de Ingeniería Química
Universidad de Castilla-La Mancha

JAVIER LLANOS LÓPEZ
Catedrático de Ingeniería Química
Universidad de Castilla-La Mancha

MARTÍN MUÑOZ MORALES
Profesor Ayudante Doctor de Ingeniería Química
Universidad de Castilla-La Mancha

FRANCISCO JAVIER LÓPEZ-BELLIDO GARRIDO
Profesor Titular de Producción Vegetal
Universidad de Castilla-La Mancha

DAVID SÁNCHEZ RAMOS
Profesor Contratado Doctor de Tecnología Ambiental
Universidad de Castilla-La Mancha

Colaboradores externos

IGNACIO TOMÁS VAGAS CUCURELLA
Profesor Titular de Ingeniería Ambiental
Pontificia Universidad Católica de Chile

OMAR GONZÁLEZ PÉREZ
Profesor Ayudante de Ingeniería Química
Universidad Nacional del Litoral-Conicet (Argentina)

Estudiantes de Doctorado

HASSAY LIZETH MEDINA DÍAZ
Estudiante Programa de Doctorado en Química e Ingeniería Ambiental UCLM

IRENE ACOSTA HERNÁNDEZ
Estudiante Programa de Doctorado en Química e Ingeniería Ambiental UCLM

YELITZA DELGADO GONZÁLEZ
Estudiante Programa de Doctorado en Química e Ingeniería Ambiental UCLM

EPOS

Minas de Almadén y Arrayanes (MAYASA)

Confederación Hidrográfica del Guadiana

Sacyr

JCCM

Paquetes de trabajo

El Proyecto E-BIORE2MIN consta de cinco Paquetes de Trabajo (WP), de los cuales dos corresponden a la gestión científica y económica del proyecto (WP1) y a la gestión y difusión del conocimiento científico generado (WP2).

El tercer Paquete de Trabajo (WP3) consiste en el estudio experimental de la electro-fitorremediación (EKPR) y la biolixiviación asistida electrocinéticamente (EKBL) aplicada a los relaves mineros. Los objetivos de este paquete son, por un lado, el tratamiento de los relaves para evitar la dispersión de los metales y reducir así el riesgo ambiental, y por otro lado, la recuperación de metales a partir de los residuos.

El cuarto Paquete de Trabajo (WP4) consiste en el estudio experimental cuyo objetivo es el tratamiento de las corrientes residuales líquidas (AMD y efluentes procedentes de biolixiviación) para la recuperación de recursos metálicos y la regeneración del agua. Los tratamientos a estudiar incluyen los sistemas bioelectroquímicos (BES) para la electrodeposición de metales en el cátodo de las celdas electroquímicas, así como los humedales artificiales funcionando como celdas de combustible microbianas (CW-MFC), para la regeneración de agua y la generación de energía eléctrica.

Finalmente, el quinto Paquete de Trabajo (WP5) constituye la etapa final del proyecto y su objetivo es el estudio de un tratamiento optimizado en condiciones realísticas en cuanto a materiales tratados y escala de la tecnología aplicada. Así, se pretende utilizar en esta etapa AMD real para las tecnologías BES y CW-MFC, así como el escalado de las tecnologías aplicadas a los relaves mineros. Así, este paquete pretende estudiar la viabilidad de aplicación de las tecnologías estudiadas en condiciones próximas a las reales para obtener, en última instancia, la futura transferencia de la tecnología al sector industrial.

Artículos publicados

1. Leon-Fernández, LF, Medina-Díaz, HL, González, O, Rodríguez, L, Villaseñor, J, Fernández-Morales, FJ (2021) Acid mine drainage treatment and sequential metal recovery by means of bioelectrical technology. Journal of Chemical Technology and Biotechnology 96, 1543-1552. DOI: 10.1002/jctb.6669

2. Leon-Fernández, LF, Rodríguez, L, Fernández-Morales, FJ, Villaseñor, J, (2021) Modelling of a bioelectrochemical system for metal-polluted wastewater treatment and sequential metal recovery. Journal of Chemical Technology and Biotechnology 96, 2033-2041. DOI: 10.1002/jctb.6733

3. Delgado, Y, Fernández-Morales, FJ, Llanos, J (2021) An old technique with a promising future: recent advances in the use of electrodeposition for metal recovery. Molecules 26, 5525. DOI: 10.3390/molecules26185525

Congresos

1. Medina-Díaz H, Acosta I, Villaseñor J, López-Bellido FJ, Rodríguez L, Fernández-Morales FJ (2021) Bioleaching of metals from mine tailings by acclimatized mixed culture. Sustainable Minerals ‘21, Online, June 21-24. Oral presentation.

2. Delgado Y, Fernández-Morales FJ, Llanos J (2021) Modelization of Cu Recovery from Real Acid Mine Drainage with Coupled Energy Generation. 72nd Annual meeting of the International Society of Electrochemistry. Online, Korea. Oral presentation.

3. Medina-Díaz HL, López-Bellido FJ, Alonso-Azcárate J, Fernández-Morales FJ, Villaseñor J, Rodríguez L (2022) Effect of direct and alternate Current in the phytoextraction of metals by Ryegrass from multi-metal mine tailings. Workshop Online “La década de la restauración de suelos”. March 14-18, México. Oral presentation.

4. Acosta I, Fernández-Morales FJ, Medina-Díaz HL, Rodríguez L, Villaseñor J (2022) Bioleaching of real mine tailings using autochthonous microorganisms: Effect of ultrasounds pretreatment. 8th European Bioremediation Conference (EBC-VIII). Chania, Crete, Greece, June 12-17. Oral presentation.

5. Medina-Díaz H, López-Bellido FJ, Alonso-Azcárate J, Villaseñor J, Rodríguez L (2022) Electrokinetic-assisted (AC and DC) phytoremediation of highly polluted multi-metal mine tailings using Lolium perenne. 8th European Bioremediation Conference (EBC-VIII). Chania, Crete, Greece, June 12-17. Oral presentation.

6. Acosta I, Medina-Díaz H, Delgado Y, López-Bellido FJ, Sánchez D, Villaseñor J (2022)Coupling acid mine drainage treatment and bioremediation of organic biowaster by means of constructed wetlands. 8th European Bioremediation Conference (EBC-VIII). Chania, Crete, Greece, June 12-17.

7. Delgado Y, Fernández-Morales FJ, Llanos J (2022) Treatment of Real Acid Mine Drainage for Metal and Energy Recovery by Electrodialysis and Bio-electrochemical Systems. XVI Young Science Symposium. Ciudad Real, Spain, June 22-24.