Evaluación de la toxicidad de residuos mineros utilizando bioensayos con plantas e invertebrados edáficos: papel del biochar de RSU y de lodos de EDAR

Proyecto
Financiación

Ministerio de Economía y Competitividad

Duración

2014-2017

Entidades Participantes

Este es un proyecto coordinado que comprende tres subproyectos en tres centros diferentes: Universidad Politécnica de Cartagena (subprojecto CGL2013-49009-C3-1-R), Universidad de Almería (subprojecto CGL2013-49009-C3-3-R), y Acondicionamiento Terrasense–LEITAT (subprojecto CGL2013-49009-C3-2-R), con la colaboración de la VU University, Amsterdam.

Objetivo General

Valorar en qué medida residuos mineros sometidos a diferentes condiciones biogeoquímicas son tóxicos para los organismos (invertebrados edáficos y plantas) y si el biochar elaborado a partir de podas de árboles urbanos y lodos de depuradora (lodos de EDAR) es una enmienda efectiva para mejorar las condiciones de dichos residuos y reducir la movilidad y toxicidad de los metales/metaloides que contienen, contribuyendo así a la restauración del ecosistema y a la calidad ambiental.

Resumen

Los riesgos de toxicidad por metales/metaloides debido a la contaminación por residuos mineros se producen en las balsas/pantanos de almacenamiento de los residuos, pero también aguas abajo en los humedales debido al arrastre de los materiales contaminados. En este proyecto se trabajará en campo y en condiciones experimentales, realizando pruebas de toxicidad con semillas, plántulas, plantas jóvenes/adultas e invertebrados edáficos. Se estudiará el banco de semillas de zonas contaminadas y se determinará qué influencia tiene la toxicidad en la viabilidad de dichas semillas, a fin de establecer recomendaciones que permitan aprovechar dicha viabilidad para la regeneración de la cubierta vegetal en estos ambientes degradados. Se realizarán experimentos para valorar el efecto del biochar fabricado a partir de podas de árboles urbanos y lodos de EDAR en la reducción de los riesgos de toxicidad por metales/metaloides. Llevaremos a cabo una serie de experiencias en columnas, con residuos mineros ácidos y básicos, con plantas y sin plantas, bajo condiciones de hidromorfía variable, los cuales serán enmendados con biochar. Se hará un seguimiento del pH, Eh y los metales/metaloides solubles durante los experimentos. Se extraerá regularmente el agua de poro y los lixiviados de las columnas y se ensayará su toxicidad y genotoxicidad sobre la germinación de semillas y el desarrollo de plántulas. Al final de la experiencia, se extraerán las plantas de los experimentos en columnas y se analizarán (raíces y hojas) a fin de conocer el efecto de las enmiendas en la absorción de contaminantes y en la translocación de los mismos de la raíz a la hoja.

Además, se analizará su estrés por medio de marcadores fisiológicos. También se realizarán ensayos de ecotoxicidad con los residuos mineros y el agua de poro extraída al inicio y al final de los experimentos en columnas, para valorar cómo influyen los tratamientos en dicha toxicidad. Se usarán invertebrados edáficos que presentan diferentes vías de exposición a los contaminantes presentes en los residuos mineros, lo que nos permitirá estimar el pool de metales disponibles en la fase sólida y acuosa de los residuos mineros antes y después de su tratamiento con diferentes enmiendas. La realización de estos ensayos en diferentes tipos de residuos y condiciones hidrológicas nos permitirá realizar evaluaciones de la eficacia de las enmiendas aplicadas en diferentes escenarios de exposición. En conjunto se podrá evaluar la efectividad del biochar en la disminución de la toxicidad de los residuos mineros y los suelos contaminados por ellos. Al final del experimento se llevará a cabo una extracción secuencial de los metales con
fin de conocer como el biochar modifica la forma de presentarse dichos metales en lso residuos mineros y cómo dichas formas afectan a su biodisponibilidad y a la salud del ecosistema. En definitiva tratamos de enmendar residuos mineros con unos residuos orgánicos cuya eliminación supone, la mayoría de las veces, un problema tanto económico como medioambiental y social. La valorización y reutilización de estos residuos es un reto al que se dedican numerosos esfuerzos, a fin de transformarlos y que dejen de ser un problema para pasar a ser un recurso. En el caso de los residuos de origen orgánico su utilización, además, contribuiría a mejorar la funcionalidad del medio receptor contaminado y, en el caso del biochar, al secuestro de carbono tan importante en el contexto actual de cambio climático.

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Resultados

ARTÍCULOS

 

PROYECTOS FIN DE ESTUDIOS

TÍTULO: Metal mobility assessment for the application of biochar amendments in acidic and neutral pH mine tailing soils under variable moisture conditions. Alumna: Brittany Laing (Erasmus student from UHasselt/KU Leuven). Titulación: Máster en Técnicas Avanzadas en Investigación Agraria y Alimentaria. Nota: Sobresaliente, 9,5. Lectura: Julio 2016/2017.

TÍTULO: Efecto del biochar sobre la dinámica de metales solubles en residuos mineros sometidos a condiciones de hidromorfía variables. Alumno: Juan Sánchez Martínez. Titulación: Máster en Técnicas Avanzadas en Investigación Agraria y Alimentaria. Nota: Sobresaliente, 9,5. Lectura: Julio 2014/2015.

TÍTULO: Extractability and speciation of metals in mine wastes amended with municipal solid wastes (MSW) and biochar. Student: Eline Goldstein (Erasmus student from the UC Leuven, Limburg). Titulación: Máster en Técnicas Avanzadas en Investigación Agraria y Alimentaria. Nota: Sobresaliente, 9,0. Lectura: Junio 2014/2015.

TÍTULO: Comportamiento de las semillas de dos especies halófitas en soluciones acuosas extraídas de residuos mineros: efectos del biochar para mejorar la respuesta germinativa y los primeros estadíos del desarrollo de plántulas. Alumna: MªDolores Cañavate Sastre. Titulación: Grado en Ingeniería Agronómica. Nota: Sobresaliente, 9,5. Convocatoria: Septiembre 2015/2016.

Título: Caracterización de la germinación y el vigor de las plántulas de Piptatherum miliaceum en diferentes suelos y sustratos relacionados con los suelos mineros. Directores: Juan José Martínez Sánchez Sánchez (UPCT) y Javier Velázquez Saornil (Universidad Católica de Ávila). Trabajo realizado en la UPCT pero presentado en la Universidad Católica de Ávila. Alumno: Vicente Sánchez Roca

 

 

COMUNICACIONES A CONGRESOS

Autores: José Álvarez-Rogel, Inés García; Fernando del Moral; Héctor M Conesa; AA Calderón; MA Ferrer; MC Tercero; Isabel María Párraga-Aguado; JA Sánchez; S de Haro; María José Delgado; Verónica González; José A Franco; Cornelis AM van Gestel; María Nazaret González-Alcaraz. Título: The MINETOX project: a multidisciplinary approach to assess the effects of biochar on the fate and toxicity of mine wastes under changing hydrology using bioassays with plants and soil invertebrates. Tipo de participación: PÓSTER. Congreso: SETAC Europe 25th Annual Meeting. Lugar celebración: Barcelona (España). Fecha: Mayo 2015.

Autores: José Álvarez-Rogel, Juan Sánchez Martínez, María del Carmen Tercero Gómez, Héctor Miguel Conesa Alcaraz, Isabel Párraga-Aguado, M. Nazaret González-Alcaraz. Título: Effects of biochar on the dynamic of metals in soils polluted by mining wastes under changing hydric conditions. Tipo de participación: PÓSTER. Congreso: SETAC Europe 26th Annual Meeting.Lugar celebración: Nantes (Francia). Fecha: Mayo 2016.

Autores: José Álvarez-Rogel, María del Carmen Tercero Gómez, Héctor Miguel Conesa Alcaraz, Isabel M. Párraga, M. Nazaret González-Alcaraz. Título: Phytomanagement of eutrophic wetlands polluted by mine wastes: the role of the biogeochemical processes. Tipo de participación: PÓSTER. Congreso: SETAC Europe 26th Annual Meeting. Lugar celebración: Nantes (Francia). Fecha: Mayo 2016.

Autores: J. Álvarez-Rogel, H.M. Conesa Alcaraz, I. Párraga-Aguado, O. Martínez Oró, M.C. Tercero Gómez, A. Peñalver Alcalá, F.J. Jiménez-Cárceles, J.J. Martínez Sánchez, M.N. González-Alcaraz. Título: Ecological impacts and ecosystem response in an old mining area of SE Spain: learning lessons for phytomanagement. Tipo de participación: PÓSTER. Congreso: SETAC Europe 27th Annual Meeting. Lugar celebración: Bruselas (Bélgica). Fecha: Mayo 2017.

Autores: M.N. González-Alcaraz, J. Sánchez Martínez, M.C. Tercero Gómez, I. Párraga-Aguado, O. Martínez Oró, M.J. Delgado, A. Peñalver Alcalá, H.M. Conesa Alcaraz, J. Álvarez-Rogel. Título: Plant growth and changes in redox potential modulate the effects of biochar for improving wetland soils polluted by mine wastes. Tipo de participación: PÓSTER. Congreso: SETAC Europe 27th Annual Meeting. Lugar celebración: Bruselas (Bélgica). Fecha: Mayo 2017.

Autores: J. Álvarez-Rogel, M.J. Vicente, M.D. Cañavate Sastre, J. Sánchez Martínez, M.C. Tercero Gómez, H.M. Conesa Alcaraz, M.N. González-Alcaraz. Título: Biochar addition improves edaphic conditions and favours root elongation and biomass production of Sarcocornia fruticosa growing in acidic mine wastes. Tipo de participación: PÓSTER. Congreso: SETAC Europe 27th Annual Meeting. Lugar celebración: Bruselas (Bélgica). Fecha: Mayo 2017.

Autores: Juan Sánchez Martínez, María del Carmen Tercero Gómez, M. Nazaret González‐Alcaraz, Héctor Miguel Conesa Alcaraz, Isabel Párraga‐Aguado, José
Álvarez‐Rogel. Tipo de participación: PÓSTER. Congreso: V Congreso de la Naturaleza de la Región de Murcia‐II Congreso del Sureste. Lugar de celebración: Murcia (España). Fecha: 25‐28 Noviembre de 2015.