Bio-electro MineR2

Resumen

Tras la comunicación por parte de la Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha de la resolución de concesión de este proyecto, se comenzó a trabajar en todas las actividades para conseguir alcanzar la metas fijadas. En este blog se dará difusión a los principales resultados derivados del proyecto.

La contaminación del medio natural constituye una de las principales preocupaciones de la sociedad actual. La contaminación de las aguas cobra especial importancia en Castilla-La Mancha, debido a la escasez de la misma, lo que podría limitar su futuro desarrollo social y económico; por otro lado, también se detectan problemas puntuales importantes de contaminación del suelo, el cual es también un recurso natural necesario y no renovable. Algunos de los problemas ambientales reseñados tienen su origen en una gestión inexistente o ineficaz de los residuos de actividades antrópicas. La gestión óptima de estos residuos en el marco de la economía circular implicaría tanto la mitigación de su impacto ambiental sobre los ecosistemas y la salud humana, como la recuperación de recursos valiosos contenidos en los mismos.

Castilla-La Mancha presenta una larga tradición minera que data de la época romana. Desde entonces, la actividad minera ha generado una gran cantidad de residuos que, en muchos casos, fueron acumulados en los propios entornos mineros sin el tratamiento adecuado. Actualmente, estos residuos se encuentran abandonados debido al cese de actividad de las empresas que explotaban estos recursos mineros, con los consiguientes problemas ambientales que ello genera. De acuerdo con el l Plan Estratégico de Recursos Minerales no Energéticos de Castilla-La Mancha. Horizonte 2020 (PERMINE), los residuos mineros vertidos en escombreras, balsas o presas deben ser cuantificados y caracterizados, así como evaluado el grado de reciclado o reutilización que podría hacerse de los mismos en orden a su valorización.

En este contexto, el proyecto Bio-electro MineR2 tiene como objetivo combinar biotecnología y tratamientos electroquímicos para recuperar los recursos aprovechables, principalmente metales y tierras raras, contenidos en los residuos de minería abandonados, logrando de este modo la rehabilitación ambiental de los entornos contaminados mediante la aplicación de principios de economía circular. Para alcanzar este objetivo, el proyecto Bio-electro MineR2 abordará los siguientes aspectos:

  1. La caracterización de los residuos abandonados (drenaje ácido de minas, escombreras y balsas) en entornos de minería metálica de Castilla-La Mancha, con el fin de identificar los tipos de residuos más problemáticos desde el punto de vista ambiental, así como los más susceptibles de valorización mediante las tecnologías a aplicar.
  2. Estudio de la viabilidad técnica de extracción de metales y tierras raras de interés de los lodos depositados en balsas mineras y escombreras abandonadas empleando procesos de biolavado capaces de generar un efluente rico en metales que será tratado posteriormente para la recuperación del metal.
  3. Estudio de la viabilidad técnica del proceso de recuperación electroquímica de los metales contenidos en el drenaje ácido de mina y en el efluente líquido, rico en metales, procedente del biolavado. Estas tecnologías electroquímicas de recuperación, electromigración y electrodeposición, serán complementadas con el tratamiento final en humedales artificiales con el objeto de lograr el vertido cero de materiales peligrosos.
  4. Estudio de la viabilidad técnica de la aplicación de la fitorremediación, sola o en combinación con la electrorremediación, para la descontaminación de lodos de balsas mineras abandonadas y la eventual recuperación de los metales y tierras raras acumuladas en los tejidos vegetales.
  5. Análisis económico y ambiental de las medidas y tecnologías estudiadas y realización de una propuesta de tratamiento combinado para la descontaminación de los entornos mineros abandonados y la recuperación de recursos.
  6. La consecución de los objetivos establecidos permitirá disponer de tecnologías que puedan dar solución a la gestión de los residuos mineros abandonados, disminuyendo de este modo su impacto sobre el medioambiente, la salud y la economía, lo que contribuiría al progreso y desarrollo de Castilla-La Mancha.
  7. La destacable experiencia y multidisciplinariedad del equipo que conforma la solicitud, así como la participación de tres EPOs, pertenecientes tanto al sector público como al privado, garantizan una adecuada transferencia de resultados al sector industrial (Minas de Almadén y Arrayanes S.A.), así como a los organismos públicos interesados (Confederación Hidrográfica del Guadiana y Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha).
  8. Bio-electro MineR2 encaja perfectamente dentro de las líneas prioritarias definidas en el RIS3 de Castilla-La Mancha, siendo destacable su vinculación con el Desafío 4. Lograr mayor eficiencia de los recursos y el Desafío 9. Sostenibilidad: favorecer el paso a una economía baja en carbono en todos los sectores, más concretamente con la medida 9.1 Favorecer el desarrollo de la economía verde “Promover e impulsar la gestión adecuada de los residuos, las políticas de prevención y reutilización de los mismos”. Adicionalmente, el proyecto plantea la formación de dos nuevos investigadores a nivel de doctorado, lo que está en línea con lo planteado en el documento RIS3 en cuanto a capacitación de personal (Desafío 3. Potenciar los RRHH en la economía del conocimiento).

Investigadores

Francisco Jesús Fernández Morales
Catedrático de Universidad. Departamento de Ingeniería Química. Instituto de Tecnología Química y Medioambiental. Ciudad Real.

Luis Rodríguez Romero
Catedrático de Universidad. Departamento de Ingeniería Química. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos Canales y Puertos. Ciudad Real.

José Villaseñor Camacho
Catedrático de Universidad. Departamento de Ingeniería Química. Instituto de Tecnología Química y Medioambiental. Ciudad Real.

Jacinto Alonso Azcarate
Catedrático de Universidad. Departamento de Química-Física. Facultad de Ciencias Ambientales y Bioquímica. Toledo.

Francisco Javier Lopez-Bellido Garrido
Profesor Titular de Universidad. Departamento de Producción Vegetal y Tecnología Agraria. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos. Ciudad Real.

EPOS

El proyecto está apoyado por una empresa privada y dos organismos públicos que participan como EPOS y que están involucradas en diferentes estadios de la cadena de valor de la tecnología que se pretende desarrollar en Bio-electro MineR2. Las entidades corresponden tanto al sector privado como al público:

Minas de Almadén y Arrayanes (MAYASA)

Esta empresa privada está centrada en el fomento de proyectos industriales e implantación de iniciativas para el desarrollo de proyectos de investigación y de nuevas tecnologías relacionadas con la actividad minera. También realiza la explotación agrícola y ganadera de sus fincas rústicas, así como actividades de recuperación y mantenimiento del patrimonio histórico de la compañía y rehabilitación medioambiental de su entorno.

Confederación hidrográfica del Guadiana (CHG)

Es el organismo público que regula la red hidrológica de la cuenca del rio Guadiana con las funciones, entre otras, de ordenación del uso del recurso hídrico y de velar por el mantenimiento del buen estado de sus masas de aguas.

Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha (JCCM)

Es un organismo público de autogobierno de la comunidad autónoma de Castilla-La Mancha.

Paquetes de trabajo

PT1 COORDINACIÓN TÉCNICA DEL PROYECTO Y GESTIÓN ECONÓMICA.

T1.1: Gestión de la coordinación científica.
T1.2: Gestión de la contratación de personal.
T1.3: Gestión de adquisiciones y gastos.
T1.4: Preparación de informes de seguimiento científico técnico para JCCM.
T1.5: Preparación de informes justificativos económicos para JCCM.
T1.6: Gestión de la propiedad intelectual.

PT2 GESTIÓN DEL CONOCIMIENTO GENERADO.

T2.1: Coordinación de conocimientos obtenidos en el desarrollo del proyecto.
T2.2: Desarrollo y mantenimiento de página web.
T2.3: Organización de workshop científico tecnológico.
T2.4: Coordinación de la comunicación externa de conocimientos.
T2.5. Difusión en abierto de resultados de investigación.
T2.6. Informe final y preparación próximos proyectos.

PT3. CARACTERIZACIÓN DE ENTORNOS CONTAMINADOS ABANDONADOS.

T3.1 Recopilación de información adicional y permisos de acceso.
T3.2 Caracterización de los residuos del entorno.
T3.3 Selección de residuos para experimentación.

PT4. DESARROLLO DEL PROCESO DE BIOLAVADO PARA EXTRACCIÓN DEL METAL.

T4.1 Selección del inóculo y biolavado de escombreras y fondos de balsas.
T4.2 Evaluación de los ultrasonidos en la eficiencia del proceso de biolavado.
T4.3. Optimización de las condiciones de operación del proceso de biolavado.

PT5. ELECTRODEPOSICIÓN DE METALES CONTENIDOS EN EFLUENTES.

T5.1. Diseño, montaje y puesta en funcionamiento de los sistemas electroquímicos.
T5.2. Estudio del proceso de electromigración.
T5.3. Estudio de las condiciones de operación en el proceso de electrodeposición.

PT6. TRATAMIENTO AMBIENTAL DE LOS EFLUENTES DE MINERÍA.

T6.1. Diseño, montaje y puesta en funcionamiento de los humedales artificiales.
T6.2. Obtención de datos operación para diferentes condiciones de operación y comparación con electrohumedal.

PT7. RESTAURACIÓN AMBIENTAL MEDIANTE TÉCNICAS DE ELECTRO-FITORREMEDIACIÓN.

T7.1. Evaluación de la restauración de fondos de balsas mediante fitorremediación.
T7.2. Evaluación de la restauración de fondos de balsas mediante electro-fitorremediación.

PT8. EVALUACIÓN ECONÓMICA Y AMBIENTAL Y ELABORACIÓN DE GUÍA METODOLÓGICA.

T8.1. Seguimiento ambiental del impacto de las técnicas ensayadas.
T8.2. Elaboración de la Guía Metodológica de Recuperación.

Artículos publicados

Medina-Díaz, H., Acosta, I., Muñoz, M., López-Bellido, F.J., Villaseñor, J., Llanos, J., Rodríguez, L., Fernández-Morales, F.J.
A classical modelling of abandoned mine tailings’ bioleaching by an autochthonous microbial culture
(2022) Journal of Environmental Management, 323, 116251.
DOI: 10.1016/j.envman.2022.116251

Rodríguez, L., González-Corrochano, B., Medina-Díaz, H., López-Bellido, F.J., Fernández-Morales, F.J., Alonso-Azcárate, J.
Does environmental risk really change in abandoned mining areas in the medium term when no control measures are taken?
(2022) Chemosphere, 291, 133129.
DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.133129

Potrykus, S., León-Fernández, L.F., Nieznański, J., Karkosiński, D., Fernandez-Morales, F.J.
The influence of external load on the performance of microbial fuel cells
(2021) Energies, 14 (3), art. no. 612.
DOI: 10.3390/en14030612

Potrykus, S., Mateo, S., Nieznański, J., Fernández-Morales, F.J.
The influent effects of flow rate profile on the performance of microbial fuel cells model
(2020) Energies, 13 (18), art. no. 4735.
DOI: 10.3390/en13184735

Congresos

29th Topical Meeting of the International Society of Electrochemistry, on-line, April 18-21 (2021)

Recovery of metals from real acid mine drainage by means of bio-electro processes
Yelitza Delgado, Javier Llanos, Francisco Jesús Fernández
Sustainable minerals`21, on-line, June 21-24 (2021)

How the environmental risk evolves in the medium term in old metal mining areas
Luis Rodríguez*, Beatriz González-Corrochano, Francisco J. López-Bellido, Hassay L. Medina,
Jacinto Alonso-Azcárate, José Villaseñor and Francisco J. Fernández-Morales
ISWEE ‘21, on-line, October 15-18 (2021)

Recovery of metals from mine tailings by electro-phytoremediation with ryegrass: alternate vs direct electric current
Hassay Lizeth Medina-Díaz, Francisco Javier López-Bellido, Jacinto Alonso-Azcárate, Francisco Jesús Fernández-Morales, Jose Villaseñor, Luis Rodríguez
XIV Congreso Español de Tratamiento de Aguas, Sevilla, June 1-3 (2022)

Acoplamiento de electrodiálisis y sistemas bio-electroquímicos para la recuperación de metales provenientes de drenaje ácido de mina real y la producción de energía.
Yelitza Delgado, Javier Llanos, Francisco Jesús Fernández-Morales
8th European Bioremediation Conference, Chania, Creta, Greece, June 13-19 (2022)

Coupling of Electrodialysis and Bio-electrochemical systems for Metal and Energy Recovery from Acid Mine Drainage
Yelitza Delgado, Javier Llanos, Francisco Jesús Fernández-Morales
XVI Young Science Symposium, Ciudad Real, June 22-24 (2022)

Effects of ultrasounds as a pretreatment in bioleaching of high polluted multi-metal mine tailings.
Irene Acosta, Luis Rodríguez, José Villaseñor

Influence of electric fields (AC and DC) to enhance phytoextraction of metals using Lolium perenne from multi-metal polluted mine-tailings
Hassay Lizeth Medina-Díaz, Francisco Javier López-Bellido, Jacinto Alonso-Azcárate, Francisco Jesús Fernández-Morales, Jose Villaseñor, Luis Rodríguez
XLII Reunión del Grupo Especializado de Electroquímica de la RSEQ, Santander, July 6-8 (2022)                                                                                                

Valorización de residuos mineros para la producción electroquímica de peróxido de hidrógeno a partir de materia vegetal contaminada    
Álvaro Ramírez, Martín Muñoz, Francisco Jesús Fernández, Javier Llanos

Recuperación de metales de efluentes ácidos de mina por combinación de electrodiálisis y sistemas bio-electroquímicos                                                                                                                                                                                                                                                                      Yelitza Delgado, Martín Muñoz, Francisco Jesús Fernández, Javier Llanos

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