Especial minería: Lodo rojo – coque de petróleo, ¿una boda adecuada?




Por Dr. Leonir Gómez Rodríguez (*)

Ya nos resulta muy común escuchar o leer noticias que involucran la degradación del ambiente debido a la actividad industrial sobre todo cuando en esta se encuentran involucrados procesos físico-químicos que conllevan a la emisión o producción de residuos o desechos al medio. 


También resulta algo común, encontrar en distintos medios, noticias sobre avances de la ciencia y la tecnología que plantean propuestas para minimizar estos efectos mediante aplicación de diversas técnicas que van desde la reutilización del residuo hasta la transformación del proceso de producción. 
Plantearse una mejora en el proceso productivo, sería y resulta ser la mejor opción en cuanto a evitar un daño mayor a nuestro único hogar en el sistema solar. Beneficio: total. Costo: monetariamente (y hasta político) muy elevado. En vista de ello, la mayoría de las propuestas se orientan de alguna manera a la aplicación de técnicas remediales de reutilización y/o reciclaje de residuos, es decir, matar la enfermedad sin curar al enfermo. Sin ánimos de resignación, peor es no hacer nada.
El desarrollo de una técnica que permita por un lado, la recuperación de materiales y por otro, el desarrollo de otros nuevos, es una de las muchas propuestas planteadas en la actualidad por diversas comunidades científicas. En este sentido en la UNEG, específicamente en el Centro de Investigaciones de Materiales, CIMAT y enmarcado dentro de una de sus líneas de investigación denominada “La pulvimetalurgia y el desarrollo de nuevos materiales”, hemos estado empleando esta técnica para desarrollar materiales híbridos empleando como uno de sus constituyentes aquellos catalogados como residuos de procesos industriales. 

Entre estos materiales tenemos dos candidatos a ser sometidos a estudios, de tal forma que podamos conocerlos mejor y hacer que ellos se conozcan e interaccionen entre sí. Estos son el coque de petróleo y el lodo rojo. El primero es un producto residual resultante de las fracciones de hidrocarburo de alta ebullición obtenido en el proceso de refinación del petróleo crudo y que está constituido principalmente por carbono. A simple vista es un sólido poroso, de color negro o gris oscuro debido a su constituyente principal. Este material es insoluble en agua, contiene altas cantidades de azufre y metales pesados, como el níquel y el vanadio y puede contener materia volátil (hidrocarburos) entre un 10 y 15%. Químicamente es estable y no reactivo bajo condiciones normales. Su nivel de impureza -y también su grado de toxicidad- está directamente relacionado con la naturaleza del petróleo del cual se extrae.

El coque tiene diversas aplicaciones que van desde la combustión del mismo para producir electricidad hasta la recuperación de metales pesados. En nuestro país, PDVSA, ha promovido el desarrollo de investigaciones en el campo de generación eléctrica, mediante la captación del gas hidrógeno contenido. Pero quizá el uso más ampliamente conocido en nuestra zona, es el de la elaboración de ánodos para la industria del aluminio. En el caso del coque criollo, lamentablemente esto no es tan fácil. Éste posee un alto nivel de impurezas, lo cual requeriría costosos tratamientos adicionales que lo hacen poco competitivo con el coque que actualmente se emplea en la elaboración de estos ánodos. Aunque es bueno reconocerlo, actualmente se están orientando muchos esfuerzos para emplearlo mediante sustitución o mezcla del mismo y así obtener ánodos de calidad.

Por otro lado, la producción de la alúmina, principal fuente de obtención del aluminio, mediante la digestión de la bauxita con soda cáustica o hidróxido de sodio (NaOH) a elevadas temperaturas y presión en el proceso Bayer, está íntimamente asociada a la generación de un subproducto insoluble conocido como lodo rojo, que es descargado como residuo. El lodo rojo (LR) obtenido como residuo, es una materia compuesta de alto contenido arena sílica (SiO2), óxido de aluminio residual (Al2O3) que no se haya recuperado durante el proceso Bayer y de alto contenido de compuestos de hierro en forma de óxidos, sobre todo hematita; Fe2O3 lo cual le confiere su color rojo característico. 

Debido a que la materia prima ha sido sujeta a tratamiento con hidróxido de sodio, éste último compuesto también está presente en el lodo disuelto en líquido, el cual es altamente cáustico con un pH que en algunos casos llega a tener valores superiores a 12, haciéndolo altamente tóxico y contaminante. El LR también contiene metales raros como titanio (en forma de TiO2) y vanadio (V2O5) y trazas de otros metales. Estos provienen de la mena original de la bauxita y están dispersos en la estructura esencial (aluminio, hierro o silicio).

El lavado del residuo no garantiza la recuperación completa del aluminato cáustico, que contribuye con la alcalinidad de los residuos que se bombea en las lagunas. Así, el polvo proveniente del LR (base seca), de granulometría bastante pequeña, contamina el aire en un área suficientemente grande. Es importante señalar en este punto que el personal de la Gerencia de Manejo de Lodo de CVG Bauxilum, ha realizado esfuerzos para controlar la disposición de este residuo, separando la fase líquida del mismo lodo, de tal forma que sea más amigable con el ambiente. Por otro lado, existen estudios científicos dirigidos a producir la neutralización mediante el uso de polímeros inorgánicos u otros químicos, inclusive con agua de mar.

Como alternativa a esto, en el laboratorio del CIMAT, se han dado los primeros pasos para lograr la neutralización del LR mediante una técnica muy sencilla, la cual consiste hacer interactuar el LR con el coque en diversas proporciones mediante la aplicación de calor, a fin de promover la reacción química entre el hidróxido y el carbón. Los resultados previos permiten inferir que es posible lograr cierto grado de neutralización con fracciones entre 10 y 15% en peso de coque a una temperatura de entre 950 y 1100 °C. La utilización de estos dos residuos industriales como materia prima a gran escala, permitiría su evaluación y control, alcanzando a su vez un valor agregado para los mismos.

Una vez optimizados estos parámetros de neutralización, se procede al desarrollo de un material híbrido empleando otros materiales conocidos y siguiendo los pasos empleados en la pulvimetalurgia. Este proceso deberá aportar al material base, las características físico-mecánicas adecuadas para su aplicación en distintas ramas de la ingeniería.


(*) Centro de Investigaciones en Ciencias de Materiales, CIMAT, Departamento de Ciencia y Tecnología, Universidad Nacional de Guayana (Uneg).

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