Metodología de análisis para la toma de decisiones en la rehabilitación de instalaciones de residuos mineros abandonadas procedentes de la minería metálica

Las instalaciones de residuos mineros abandonadas procedentes de la minería metálica pueden suponer un grave riesgo medioambiental y de seguridad debido a su potencial contaminante y a la posibilidad de ocasionar accidentes por su fallo estructural. En la mayoría de los países de la Unión Europea existen un gran número de presas, balsas, pilas de lixiviación y escombreras mineras cerradas que se encuentran abandonadas y sin ningún control estructural o ambiental al haberse originado en actividades extractivas finalizadas con anterioridad a la aparición de las primeras normativas de índole ambiental aplicables. Si bien en los últimos años la legislación nacional ha incorporado instrumentos normativos que permiten una gestión sostenible de los residuos mineros de las instalaciones en activo y de las asociadas a los nuevos proyectos mineros, existen numerosas escombreras, presas y balsas abandonadas que suponen un impacto no despreciable ya sea de índole paisajística o por el riesgo que pueden suponer por su afección a distintos receptores tales como los suelos, las aguas subterráneas y superficiales, los ecosistemas, el medio socioeconómico o las personas.

Las instalaciones de residuos mineros abandonadas procedentes de la minería metálica pueden suponer un grave riesgo medioambiental y de seguridad.

En el caso de la minería metálica, los mayores riesgos asociados a las balsas y escombreras mineras derivan principalmente de su alto contenido en metales y de su potencial de generación de efluentes fuertemente contaminantes. A pesar del gran avance normativo que se ha producido en los últimos 20 años en materia de gestión de otras tipologías de residuos y de protección ambiental en diferentes sectores, hasta la aparición de la Directiva 2006/21/CE, traspuesta al ordenamiento jurídico español a través del Real Decreto 975/2009, no se ha prestado excesiva atención al riesgo que suponen las instalaciones de residuos mineros en general y las abandonadas en particular.

Por otra parte, algunas de las instalaciones de residuos mineros abandonadas pueden contener sustancias metálicas con leyes iguales o incluso superiores a las de los yacimientos que se explotan en la actualidad que podrían ser objeto de valorización, ya sea por los avances obtenidos en las técnicas metalúrgicas en las últimas décadas, que permitirían una extracción más eficiente de dichas sustancias, o por tratarse de metales con mayor valor económico en la actualidad que en las épocas en las que se generaron los residuos mineros.

Bajo las anteriores premisas, en la presente comunicación se describe una metodología dirigida tanto a la reducción de los riesgos ambientales que dichas instalaciones pueden suponer, como al estudio de las posibilidades de aprovechamiento de sus residuos mediante la extracción de los metales que pudieran contener.

El concepto de riesgo medioambiental se define en la Norma UNE 150008 ‘Análisis y evaluación del riesgo ambiental’ como el resultado de una función que relaciona la frecuencia o probabilidad de ocurrencia de un determinado escenario de accidente y las consecuencias negativas del mismo sobre el entorno natural, humano y socioeconómico.

Sobre la base de dicha definición, la metodología de análisis de riesgos desarrollada por el Instituto Geológico y Minero de España (IGME) plantea los siguientes ocho escenarios de riesgo en función de las consecuencias ambientales que se presentan con más asiduidad en el entorno de las instalaciones de residuos mineros:

• Escenario C1: Escenario de riesgo sobre las poblaciones (C1PO) o sobre el entorno natural (C1NA) derivados por la afección de efluentes contaminantes de las instalaciones sobre las aguas superficiales.
• Escenario C2: Escenario de riesgo sobre las poblaciones (C2PO) o sobre el entorno natural (C2NA) derivados por la afección de efluentes contaminantes de las instalaciones sobre las aguas subterráneas.
• Escenario C3: Escenario de riesgo sobre las poblaciones (C3PO) o sobre el medio natural (C3NA) derivado de la emisión de material particulado por acción del viento.
• Escenario C4: Escenario de riesgo sobre las poblaciones (C4PO) o sobre el medio natural (C4NA) derivado de la emisión de sedimentos contaminantes por erosión hídrica.
• Escenario FESC: Escenario de riesgo sobre las poblaciones (FESCPO), sobre el medio natural (FESCNA) o sobre el medio socioeconómico (FESCSE) derivado de la rotura o fallo de un talud de una escombrera.
• Escenario FLIX: Escenario de riesgo sobre las poblaciones (FLIXPO), sobre el medio natural (FLIXNA) o sobre el medio socioeconómico (FLIXSE) derivado de la rotura o fallo de un talud de una pila de residuos de lixiviación.
• Escenario FPRE: Escenario de riesgo sobre las poblaciones (FPREPO), sobre el medio natural (FPRENA) o sobre el medio socioeconómico (FPRESE) derivado de la rotura o fallo del dique de contención o del talud exterior de una presa de lodos.
• Escenario CD: Escenario de riesgo sobre las poblaciones derivado del contacto directo de las personas con los residuos almacenados en las instalaciones.

Para cada uno de los escenarios anteriores el IGME propone una formulación que permite calcular tanto la probabilidad de ocurrencia de los accidentes asociados a cada escenario como la severidad o gravedad de las consecuencias de dicho accidente. Dicha formulación propuesta por el IGME, que puede consultarse en la referencia bibliográfica correspondiente, se ha desarrollado a partir de 63 factores numéricos que permiten calcular un Índice de probabilidad de ocurrencia y un Índice de severidad o gravedad de las consecuencias de cada escenario de accidente, obteniéndose el valor numérico de dichos factores en función de la cuantificación de diversos aspectos tales como las características constructivas de las instalaciones, las condiciones climatológicas, el entorno hidrológico superficial y subterráneo, la toxicidad de los residuos mineros abandonados, la proximidad de poblaciones o de otros valores ambientales, etc.

Los índices de probabilidad y severidad obtenidos mediante los citados factores permiten evaluar de manera semicuantitativa la probabilidad de ocurrencia de los diversos accidentes posibles y la severidad o gravedad de sus consecuencias mediante la valoración reflejada en la Tabla 1.

Obtenidos los índices de probabilidad y severidad, la obtención del riesgo ambiental final se realiza mediante la evaluación de una matriz de riesgo propuesta por el IGME, que introduce finalmente la función entre la probabilidad de ocurrencia de los accidentes y la gravedad de las consecuencias que se establece en la citada Norma UNE 150008 (véase figura 1).

Partiendo de los escenarios de riesgos considerados en la metodología de análisis del IGME, de los factores de cálculo de la probabilidad de ocurrencia de dichos accidentes y de la severidad de sus consecuencias, se ha procedido a analizar el potencial de reducción de riesgos de las técnicas de rehabilitación más comúnmente empleadas en la rehabilitación de instalaciones de residuos mineros abandonadas. Con dicho objeto se ha ido analizando la influencia que cada técnica de rehabilitación puede ejercer sobre la reducción del riesgo ambiental de las instalaciones al modificar el valor de los diferentes factores de probabilidad y severidad que determinan su riesgo.

En las Tablas 2, 3 y 4 se muestra el resultado del análisis realizado, distinguiéndose entre las técnicas de rehabilitación aquéllas que dirigen su acción a la reducción de la toxicidad de los residuos mineros o al tratamiento de los efluentes contaminantes que generan y las que comprenden diversas acciones u obras de rehabilitación que persiguen reducir los efectos nocivos de los elementos contaminantes presentes en las instalaciones de residuos mineros. En dichas tablas se muestran las distintas técnicas de rehabilitación consideradas, su función principal y los escenarios de riesgo sobre los que actúan.

La decisión final acerca de las técnicas de rehabilitación a emplear en cada caso particular deberá tomarse sobre la base del análisis individual de cada instalación de residuos, considerando los condicionantes propios de dicha instalación y de su entorno. En un análisis particularizado de la rehabilitación de una instalación de residuos mineros deberá tenerse en cuenta además la eficiencia a largo plazo de cada técnica, su carácter preventivo o correctivo y su coste, aspectos estos que pueden definir la solución óptima final de rehabilitación. Considerando dichos aspectos y el análisis reflejado en las tablas anteriores se pueden extraer las siguientes ideas genéricas que pueden servir de orientación en las fases preliminares de un proyecto de rehabilitación:

• La excavación de los residuos mineros y su posterior reubicación en otro emplazamiento en unas condiciones que aseguren la minimización de los riesgos ambientales representa sin duda la técnica de mayor potencial de reducción del riesgo al actuar sobre un mayor número de escenarios de accidente. No obstante, debido al elevado coste que dicha técnica representa, el empleo de dicha técnica sólo se verá justificado en aquellos casos en los que el volumen de residuos a trasladar sea reducido o cuando el nivel de riesgo sea elevado y no pueda ser reducido empleando otras técnicas.
• Las técnicas de drenaje y tratamiento de los efluentes, si bien actúan igualmente sobre un elevado número de escenarios de accidente, supondrán en la mayoría de los casos un coste relativo medio o elevado con respecto a otras técnicas de remediación, por lo que su empleo se aconsejaría a priori únicamente en aquéllos casos en los que exista un nivel de riesgo no admisibles en escenarios relacionados con las aguas superficiales o subterráneas (C1 y C2) que no pueda reducirse empleando otras técnicas incluidas en la categoría de acciones y obras de rehabilitación.
• Las técnicas existentes para la reducción de la toxicidad de los residuos mineros se suelen mostrar eficientes únicamente a medio o largo plazo, su coste puede ser elevado y pueden resultar poco eficientes en la reducción de riesgos, por lo que a priori serían únicamente aconsejables cuando el volumen de residuos a tratar fuese reducido.

Bajo las consideraciones anteriores la cobertura y revegetación de las instalaciones de residuos mineros, como solución única o complementada con otras acciones u obras de rehabilitación, representará en la mayoría de los casos la solución óptima para la rehabilitación de instalaciones de residuos mineros, al ser capaces de reducir el riesgo ambiental de dichas instalaciones en gran número de escenarios de accidente proporcionando una solución efectiva a largo plazo con un coste de ejecución moderado.

Al hablar de valorización de los residuos mineros se debe entender que dicha valorización puede realizarse tanto de los residuos sólidos como de los efluentes generados por dichos residuos, toda vez que ambos materiales residuales son susceptibles de contener concentraciones metálicas de interés. La viabilidad de la valorización de los residuos mineros se fundamenta en el hecho de que el avance tecnológico progresivo desarrollado en los campos de la mineralurgia y la metalurgia permiten la extracción de metales de menas con leyes metálicas inferiores y con composiciones mineralógicas diferentes a las menas explotadas en tiempos anteriores. La tendencia general de disminución de las leyes de explotación minera ha sido documentada por la Universidad de Monash (2009) (véase figura 2). La constatación de dicha disminución puede llevar a la conclusión de que las instalaciones de residuos mineros de épocas pasadas pudieran contener leyes apreciables de sustancias valiosas en sus fracciones de residuos descartadas en el pasado como estériles o materiales de montera.

Además de las mejoras obtenidas en las eficiencias de extracción, otros factores tales como el alza del precio de los metales o la aparición de demandas de nuevos metales que en el pasado no se encontraban de interés, pueden ocasionar que algunos yacimientos o residuos mineros, no considerados de interés económico anteriormente puedan ser explotados en la actualidad de manera viable.

El estudio del aprovechamiento de los residuos mineros para la extracción de metales no difiere en sus bases de conocimiento del análisis de la explotación de menas a partir de sus yacimientos minerales, debiendo comprender necesariamente el estudio de las leyes presentes en la instalación, la ubicación de las reservas disponibles, la composición mineralógica de los residuos y los ensayos de laboratorio y a escala piloto que permitan determinar los procesos mineralúrgicos y metalúrgicos más adecuados para la extracción del metal de interés.

Debido a que en la mayoría de los casos es de esperar la existencia de un nivel moderado de reservas en las instalaciones de residuos mineros, es decir, un volumen limitado de residuos con bajas o moderadas leyes metálicas, cabe plantearse la posibilidad de extracción de dichos metales o bien empleando plantas de tratamiento existentes o bien plantas de capacidad reducida, de modo que se minimicen los costes de inversión iniciales. A este respecto puede resultar igualmente de interés el planteamiento de emplear una única planta para el tratamiento de los residuos de varias instalaciones de residuos mineros de un mismo distrito minero histórico con composiciones mineralógicas similares, permitiéndose así incrementar las reservas totales disponibles sin incurrir en un coste excesivo de transporte del residuo.

Siendo aún limitadas las experiencias de valorización de residuos mineros a nivel industrial, en las dos últimas décadas la posibilidad de extraer metales de los residuos mineros ha despertado gran interés en el ámbito académico e industrial, habiéndose incrementado sustancialmente el número de publicaciones al respecto en revistas especializadas, así como el número de experiencias en laboratorio y a escala piloto. Si bien cualquier técnica extractiva es susceptible de ser empleada en la extracción de metales de residuos mineros, cabrían destacar las siguientes técnicas como de especial interés:

• Las técnicas SRB (Sulfate Reducing Bacteria), de cuya aplicación existen ya ejemplos de implantación a escala industrial y permiten la recuperación del Cu, Zn y Ni de los efluentes generados en las instalaciones de residuos mineros. Dichas técnicas proporcionan adicionalmente un sistema muy eficiente de depuración de dichos efluentes, contribuyendo de esta manera a la rehabilitación de las instalaciones de residuos mineros.
• Las técnicas hidrometalúrgicas, que representan unas técnicas de bajo coste de inversión y operación, especialmente en la opción de lixiviación y biolixiviación en eras, y resultan de mayor interés para la extracción de metales de residuos mineros que otras técnicas tales como la flotación o las técnicas gravimétricas por su capacidad de obtener recuperaciones apreciables sobre menas refractarias y de baja ley.
• Las técnicas de separación magnética con separadores de alta intensidad, que pueden suponer una gran oportunidad para la recuperación de metales débilmente magnéticos o contenidos en granulometrías muy finas de los residuos mineros al no disponerse en el pasado de técnicas suficientemente eficientes para su concentración.
• La separación gravimétrica mediante separadores multigravimétricos, que ha supuesto una mejora sustancial en cuanto a la eficiencia en la concentración de minerales de elevado peso específico y granulometría fina, por lo que igualmente pueden resultar una gran oportunidad para la extracción de metales de las fracciones más finas contenidas en los residuos mineros procedentes de actividades extractivas en las que se emplearon métodos de concentración menos eficientes en dichas fracciones.

Cabe destacar que en la mayoría de los casos las recuperaciones obtenibles en la extracción de metales de los residuos mineros estarán en el rango de las recuperaciones medias o bajas de las recuperaciones obtenidas mediante las mismas técnicas sobre menas de yacimientos primarios, ya sea por las bajas leyes presentes en los residuos o por tener un mayor contenido de fracciones finas o refractarias de extracción más compleja. Por otra parte, la extracción de metales de residuos mineros supondría una operación de menor coste que la explotación de yacimientos primarios en ciertos aspectos al requerir menor inversión y costes de laboreo.

Bajo las anteriores consideraciones, a la hora de estudiar un proyecto de valorización de residuos mineros mediante la extracción de sus metales, se pueden obtener gráficas como la mostrada en la figura 3, que representa a modo de ejemplo la ley en cobre mínima exigible en los residuos mineros en función del volumen de residuos disponibles para igualar los ingresos obtenibles por la venta del metal a los costes de inversión y operación mediante biolixiviación en eras.

El problema derivado de la existencia de instalaciones de residuos mineros abandonadas puede ser abordado considerando tres dimensiones diferentes:

• Dimensión ambiental: La forma más adecuada para analizar dicha componente del problema en una determinada instalación de residuos mineros consistiría en el desarrollo de análisis de los riesgos ambientales y la posterior toma de decisiones acerca de la técnica de rehabilitación más adecuada para la minimización de los riesgos presentes en la instalación.
• Dimensión extractiva: Las instalaciones de residuos mineros pueden considerarse como posibles fuentes de materias primas objeto de una nueva actividad extractiva con la obtención de un beneficio económico.
• Dimensión sostenible: El aprovechamiento de los residuos mineros puede considerarse igualmente desde el punto de vista de la sostenibilidad en el aprovechamiento de los recursos minerales, toda vez que la extracción de materias primas procedentes de substancias residuales contribuye a prevenir el agotamiento de los recursos naturales. Bajo dicha óptica el aprovechamiento de los residuos mineros podría considerarse como el reciclaje o la valorización de un residuo y al igual que ocurre con otros tipos de residuos (residuos sólidos urbanos, residuos industriales, residuos de la demolición y de la construcción, etc.) y su reciclaje no buscaría en principio como objetivo prioritario la obtención de un beneficio económico, pudiéndose incluso plantearse la posibilidad de llegar a ser financiado con fondos públicos como se ha hecho en mayor o menor medida con otros tipos de residuos.

Considerando las tres dimensiones del problema anteriormente descritas, la metodología de análisis propuesta en la presente comunicación para la rehabilitación de instalaciones de residuos mineros abandonadas procedentes de la minería metálica comprendería los siguientes pasos:

1.- Análisis de riesgos ambientales. En primer lugar, se procedería a la determinación del riesgo ambiental de la instalación, con el objeto de poder conocer la gravedad de los impactos presentes o futuros que la instalación podría suponer.

2.- Análisis técnico económico del proyecto de aprovechamiento de los residuos mineros. En segundo lugar se procedería al estudio de las distintas alternativas de aprovechamiento de los residuos mineros, que comprendería la caracterización de la instalación de residuos, la cuantificación de sus reservas en materias primas aprovechables, el análisis de las técnicas de tratamiento disponibles y el estudio económico de los costes de inversión y explotación en los que se debería incurrir para dicho aprovechamiento así como de los ingresos obtenibles por la venta de los productos recuperados.

3.- Análisis de las alternativas de remediación. El tercer paso de análisis propuesto consistiría en el estudio de las alternativas disponibles para la mitigación de los impactos ambientales en términos de eficiencia, eficacia y coste.

4.- Toma de decisiones basada en un análisis multicriterio. Con los datos obtenidos se procedería a la toma de decisiones para la actuación sobre la instalación de residuos mineros considerando las componentes ambientales, económicas y en términos de sostenibilidad comentadas anteriormente. Sobre la base de dichas consideraciones cabría actuar según los siguientes criterios:

• Si del análisis técnico y económico del proyecto de aprovechamiento de los residuos se concluyese que dicho aprovechamiento sería claramente viable desde el punto de vista económico, se procedería a la extracción de las materias primas contenidas en los residuos obteniéndose un beneficio económico, operación que contribuiría igualmente a la reducción de los riesgos ambientales de la instalación abandonada al permitir el tratamiento y reubicación de los residuos de manera ambientalmente más segura.
• Si el proyecto de aprovechamiento de los residuos se encontrase en el límite de la viabilidad económica, se optaría por llevar a cabo el aprovechamiento de los residuos únicamente si el riesgo ambiental de la instalación fuese inadmisible, toda vez que en tal caso, y ante la necesidad de incurrir ya en costes de remediación, el aprovechamiento de los residuos podría contribuir a la financiación total o parcial de la remediación ambiental de la instalación aunque no se obtuviese un beneficio económico global en la extracción de las materias primas.
• Si el riesgo ambiental de la instalación fuese inadmisible y la única acción de remediación ambiental posible implicase el tratamiento ex - situ o traslado de los residuos a otro emplazamiento, se consideraría igualmente la posibilidad de proceder a la extracción de materias primas de los residuos, ya que los ingresos obtenibles por la venta de dichas materias primas podrían financiar parcialmente el coste de tratamiento y reubicación de los residuos.
• En aquéllos casos en los que las operaciones de extracción de materias primas de los residuos no fuesen viables económicamente y la instalación de residuos mineros abandonada no presentase riesgos ambientales significativos o los riesgos ambientales que presentase pudiesen mitigarse con acciones de remediación distintas al tratamiento de los residuos ex - situ o al traslado de los residuos, se recomendaría o bien no actuar sobre la instalación o bien proceder a su remediación mediante otras técnicas.

Conforme al Inventario Nacional de Escombreras y Balsas realizado por el Instituto Geológico y Minero, el número total de escombreras abandonadas existentes en España es de 13.782, el de balsas 210 y el de presas mineras 378 (Ministerio de Medio Ambiente, 2009). Las afecciones ambientales y de seguridad que dichas instalaciones pueden suponer constituyen un problema aún sin resolver para el cual urge encontrar soluciones adecuadas particularizadas para cada caso.

Hasta el momento presente, los problemas derivados de las instalaciones de residuos mineros han sido únicamente abordados la mayoría de las veces bajo la perspectiva ambiental, planteándose la rehabilitación de dichas instalaciones, en contadas ocasiones bajo un punto de vista estrictamente minero, buscando un beneficio económico en el aprovechamiento de sus residuos y prácticamente nunca considerando la dimensión del problema en términos de sostenibilidad, esto es, considerando los residuos mineros como cualquier otra corriente de residuos para las cuales se estima que es conveniente su reutilización o reciclado independientemente de la viabilidad económica de dicha operación.

La metodología de análisis planteada aborda el problema de la rehabilitación de las instalaciones de residuos mineros abandonadas procedentes de la minería metálica bajo una triple óptica ambiental, minera y de sostenibilidad. Con dicha metodología de análisis se satisfacen además las últimas directrices marcadas por la Unión Europea en las que se señala por un lado la necesidad de proceder a analizar y rehabilitar las instalaciones de residuos mineros que puedan suponer un riesgo ambiental grave, y por otro lado la necesidad de impulsar el aprovechamiento de los residuos mineros en aras de un aprovechamiento más eficiente y sostenible de los recursos naturales disponibles en el ámbito de la Unión Europea (European Economic and Social Committee, 2011).

• Alberruche del Campo, M.E., et al. (2014). Manual para la evaluación de riesgos de instalaciones de residuos de industrias extractivas cerradas o abandonadas. Madrid: Instituto Geológico y Minero de España.
• Asociación Española de Normalización y Certificación (2008). UNE 150008:2008. Análisis y evaluación del riesgo ambiental. Madrid: Comité técnico AEN/CTN 150 Gestión Ambiental.
• European Economic and Social Committee (2011). Opinion of the European Economic and Social Committee on the processing and exploitation, for economic and environmental purposes, of the industrial and mining waste deposits in the European Union (CCI/087 – CESE 1597/2011 EN). Brussels.
• Ministerio de Medio Ambiente (2009). Plan Nacional Integrado de Residuos (PNIR) 2007-2015. Documento de síntesis. Madrid: Boletín Oficial del Estado nº 49.
• Ministerio de la Presidencia (2009). Real Decreto 975/2009, de 12 de junio, sobre gestión de los residuos de las industrias extractivas y de protección y rehabilitación del espacio afectado por actividades mineras. Madrid: Boletín Oficial del Estado nº 143.
• Monash University and Mineral Policy Institute (2009). The Sustainability of Mining in Australia: Key Trends and Their Environmental Implications for the Future. Research report Nº RR5, Department of Civil Engineering.
• Vicente, A. (2015). Metodología para la remediación de instalaciones de residuos mineros procedentes de la minería metálica orientada a la reducción del riesgo ambiental y al aprovechamiento de sus residuos. Tesis doctoral dirigida por el Dr. Ingeniero de Minas D. José Luis Sanz Contreras. Madrid: Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas y Energía. Universidad Politécnica de Madrid.