RSS

Archivos Mensuales: octubre 2012

Contaminantes de origen minero


La minería en su conjunto produce toda una serie de contaminantes gaseosos, líquidos y sólidos, que de una forma u otra van a parar al suelo. 

Esto sucede ya sea por depósito a partir de la atmósfera como partículas sedimentadas o traídas por las aguas de lluvia, por el vertido directo de los productos líquidos de la actividad minera y metalúrgica, o por la infiltración de productos de lixiviación del entorno minero: aguas provenientes de minas a cielo abierto, escombreras (mineral dumps), etc., o por la disposición de elementos mineros sobre el suelo: escombreras, talleres de la mina u otras edificaciones más o menos contaminantes en cada caso.
¿Cómo actúan las emisiones mineras sobre el suelo? ¿Qué interacciones originan?

La presencia de gases contaminantes de origen minero en la atmósfera constituye sin duda un problema menor frente a los de origen industrial o urbano. Esto es debido a que sus volúmenes, comparados con los emitido por otro tipo de actividades, suelen ser limitados. Las excepciones son las relacionadas con la actividad metalúrgica (sobre todo de sulfuros) o de procesos de combustión directa de carbón. En estos casos, las emisiones gaseosas suelen ser ricas en SO2-SO3, lo que implica la formación de la denominada “lluvia ácida”, cargada en ácidos fuertes como el sulfúrico o el sulfuroso (pasos secuenciales):

SO2 (g) + H2O(l) SO2(l)

SO2(l) + 2H2O(l) H3O+ + HSO3-

HSO3- + H2O(l) H3O+ + SO32-

Al llegar estos ácidos al suelo producen efectos devastadores sobre la vegetación, infiltrándose en el suelo. Cabe destacar también la acción sobre las aguas continentales (lagos), que puede ocasionar la muerte de peces y otros habitantes de esos ecosistemas.

La lluvia ácida puede producir efectos más o menos importantes en función de la alcalinidad del suelo: cuando el suelo contiene abundantes carbonatos tiene una alta capacidad de neutralizar estos efectos, mediante la formación de sulfato cálcico y liberación de CO2. A su vez, el CO2 liberado en el proceso puede combinarse con el agua del suelo produciendo ácido carbónico y bicarbonatos, que en todo caso son menos fuertes que los ácidos derivados del azufre. 

Así pues, en ausencia de agentes neutralizadores (carbonatos) la lluvia ácida acaba produciendo una acidificación del suelo, que degrada y oxida la materia orgánica que contiene, reduciendo considerablemente su productividad agronómica y forestal. Además, puede producir tanto la movilización de algunos componentes a través de la formación de sales solubles, como la inmovilización agronómica de otros, que pueden pasar a formar compuestos insolubles, no biodisponibles.

Por su parte, los vertidos o efluentes líquidos que llegan al suelo pueden tener efectos muy variados en función de su composición.

La disposición de elementos mineros sólidos sobre el suelo puede tener sobre éste efectos variados:

– La de escombreras (mineral dumps) puede inducir la infiltración de aguas de lixiviación, más o menos contaminadas en función de la naturaleza de la mena presente en la escombrera en cuestión. Por ejemplo, mientras hay minerales fácilmente lixiviables (p.ej., pirita, esfalerita), otros son mucho más estables (p.ej., galena). De esta manera, es más fácil introducir en las aguas Zn2+, Cu2+, Fe3+, Fe2+ que Pb2+. También produce un importante efecto de apelmazado del suelo, relacionado con el peso de los materiales acumulados, que cambia completamente el comportamiento mecánico de éste incluso después de retirada la escombrera. Otro efecto es el de recubrimiento, que evita la formación y acumulación de la materia orgánica, y el intercambio de gases con la atmósfera.

– La de los procesos derivados de la lixiviación en pila (heap leaching), comúnmente utilizados para la extracción metalúrgica de uranio, cobre y oro. La mena triturada es dispuesta en agrupamientos rectangulares de unos metros de altura sobre bases impermeables. En el caso del uranio y del cobre las pilas se riegan mediante aspersores con una solución de ácido sulfúrico (en el caso del cobre, se pueden introducir también bacterias de tipo T. ferrooxidans). La química del proceso es similar a la que vimos en el Tema 3 sobre drenaje ácido (ver). En cuanto al oro, su lixiviación se basa en la utilización de compuestos cianurados (normalmente cianuro de sodio). La pila también se riega con aspersores, y el proceso químico es del tipo:

2 Au + 4 CN- + 02 + 2 H2O -> 2 Au[(CN)2]2- + 2 OH- + H2O2

Aunque en todos los casos se utilizan superficies basales impermeables bajo las pilas, las infiltraciones son siempre posibles. Por otra parte, el viento puede formar aerosoles, arrastrando a áreas más o menos alejadas estos productos.

– La de talleres de mina es una de las que tienen un mayor potencial contaminante, derivado de la presencia de hidrocarburos en grandes cantidades: depósitos de combustible para repostar, aceites pesados lubricantes, etc., cuyo vertido accidental suele ser bastante común, y tienen una gran facilidad de flujo y de infiltración en el suelo.

– Otros edificios mineros (lavaderos, polvorines, oficinas, etc.) pueden producir efectos más o menos importantes, en función de factores diversos: existencia de instalaciones anexas, empleo de reactivos más o menos tóxicos, condiciones de almacenamiento de éstos, etc.

En definitiva, la minería puede producir sobre el suelo alteraciones más o menos importantes de carácter físico, físico-químico y químico, que en general ocasionan su infertilidad, o en el peor de los casos, mantienen su fertilidad pero permiten el paso de los contaminantes a la cadena alimenticia, a través del agua, o de la incorporación de los contaminantes a los tejidos de animales o vegetales comestibles.

Vulnerabilidad del suelo ante los contaminantes químicos

Uno de los principales problemas que puede producir la minería es la adición al suelo de una fase líquida. Esta habitualmente presenta una composición muy diferente a la que habitualmente se infiltra en el mismo en ausencia de actividades mineras (agua de lluvia). Las interacciones resultantes pueden ser muy variadas en función de la composición química del fluido, la mineralogía del suelo, y el factor climático (temperaturas medias, abundancia y frecuencia de lluvias).

Los efectos en el suelo en relación con la presencia de contaminantes pueden ser variados, e incluso variar con el tiempo o con las condiciones climáticas. En unos casos los contaminantes se acumulan en formas lábiles, de alta solubilidad, de forma que están disponibles para que los animales y vegetales que viven sobre el mismo puedan captarlos, y sufrir sus efectos tóxicos. También pueden facilitar la contaminación de los acuíferos, ya que las aguas de infiltración pueden incorporar a éstos los contaminantes. Pero también pueden tener un efecto absorbente, actuando como un biofiltro altamente reactivo que facilita la inmovilización de los contaminantes gracias a procesos físicos (filtración), físico-químicos (neutralización), químicos (sorción, precipitación, complejación, degradación química) o biológicos (biodegradación). En este sistema juegan un papel especialmente importante las arcillas, debido a sus propiedades de absorción, adsorción e intercambio iónico. Sin embargo, cuando se supera la capacidad de amortiguación del suelo, éste se convierte de hecho en fuente de contaminación. De igual forma, un cambio en las condiciones climáticas puede producir la reversibilidad del proceso. Por ello a menudo se habla de que la presencia de contaminantes en el suelo constituye una bomba de tiempo química, que aún si en un determinado momento no produce efecto alguno, si puede hacerlo en un futuro. Por ejemplo, si la erosión del mismo induce un transporte de los contaminantes a otras áreas.

Carga Crítica de un suelo: cantidad máxima de un determinado componente que puede ser incorporado a un suelo sin que se produzcan efectos nocivos.

La geodisponibilidad es la consecuencia directa de la actividad minera: al llevar a cabo la explotación minera de un yacimiento, se ponen a disposición del medio geológico unos elementos que antes no lo estaban, o lo estaban de forma mucho más limitada. Cabe destacar, no obstante, que muchos yacimientos minerales, particularmente los de menas sulfuradas, son en sí fuentes naturales de contaminación ambiental. Esto depende en gran medida de si son o no aflorantes, de su profundidad (en especial, si se localizan por encima o por debajo del nivel freático), composición mineralógica, etc.

La biodisponibilidad, por su parte, sería “el grado por el cual un contaminante en una fuente potencial, está disponible para ser tomado por un organismo”. Por ejemplo, muchas plantas tienen la capacidad de absorber determinadas concentraciones de elementos pesados, siempre que se encuentren en el suelo en formas solubles, o asociados a nutrientes básicos.

En definitiva, la minería pone a disposición del medio ambiente una serie de sustancias potencialmente tóxicas, pero que por lo general han de sufrir una serie de transformaciones físicas, químicas y biológicas para que puedan entrar en la biosfera.

Adaptado de

 
Comentarios desactivados en Contaminantes de origen minero

Publicado por en 27 octubre, 2012 en Contaminantes de origen minero

 

Conociendo mejor el Berilio


El berilio (Be) es un metal muy liviano que se descubrió en el siglo XVIII y fue producido en cierta cantidad recién a partir de 1916. A causa de sus propiedades singulares como alta tenacidad, liviandad y alta conductividad térmica, ha sido usado en un gran número de aplicaciones industriales y bélicas. Actualmente se utiliza en aleaciones de cobre-berilio, de amplio empleo tecnológico como metal en aplicaciones aeroespaciales y militares y como óxido, principalmente en electrónica.

El polvo y los humos de berilio provocan berilosis, una seria enfermedad crónica de los pulmones, que puede causar la muerte. Casos de esta enfermedad fueron registrados en los empleados de la industria y en las comunidades que las rodean, especialmente antes que se tomaran las medidas de seguridad que ahora se emplean. El riesgo actual es reducido, pues descontando Rusia y China, en el resto del mundo existe una sola planta procesadora de materia prima en USA. Aún así, la Agencia de Protección Ambiental (EPA) estableció límites como un máximo de emisión de10 g de berilio por cada 24 h de trabajo de la industria. Asimismo la EPA considera un límite superior de 130 µg/l de Be para prevenir en la biota acuática efectos agudos y 5,3 µg/l para efectos crónicos. En relación a la salud humana, considera tolerable un máximo de 3,7 ng/l en el agua de beber y un poco más en tejidos de pescados. Como consecuencia de esta toxicidad, las aleaciones de berilio se emplean solamente cuando no pueden ser reemplazadas por otras con prestaciones similares como los bronces fosforados.

Las principales materias primas para obtener berilio son los minerales bertrandita, berilo y helvina, que se encuentran en depósitos comerciales en tobas riolíticas, pegmatitas y skarns respectivamente. El principal productor mundial es EEUU.

Aunque como metal u óxido es nocivo para la salud, combinado en los silicatos es inerte y, en el caso del berilo, puede llegar a formar ejemplares de calidad gema, de magnificencia conocida desde la antigüedad en la esmeralda (verde), aguamarina (azul) o heliodoro (amarillo).

Galliski, Miguel Angel
http://www.cricyt.edu.ar/enciclopedia/terminos/Berilio.htm

**Visita: http://bohemiaylibre.blogspot.com

 
Comentarios desactivados en Conociendo mejor el Berilio

Publicado por en 13 octubre, 2012 en Sin categoría

 

Nobel para los reprogramadores celulares


El Nobel de Medicina premia a los ‘padres’ de la reprogramación celular.
El japonés Shinya Yamanaka y el británico John B. Gurdon han sido galardonados con el Premio Nobel de Medicina de 2012. En esta ocasión, el Instituto Karolinska de Suecia ha querido distinguir a ambos científicos por sus aportaciones clave en el ámbito de la reprogramación celular.
“Sus hallazgos han revolucionado nuestro conocimiento sobre cómo se desarrollan las células y los organismos”, ha señalado la organización en un comunicado.
“Este premio”, continúa el texto, “reconoce a quienes descubrieron que las células maduras, especializadas, pueden reprogramarse para volver a ser células inmaduras, capaces de convertirse en todos los tejidos del cuerpo”, subraya.
Desde 1901, la academia sueca concede anualmente esta distinción,dotada con 10 millones de coronas suecas (1,08 millones de euros), a la figura que haya realizado el descubrimiento más importante en el campo de la fisiología o la medicina.
Entre los favoritos para el galardón de 2012 figuraban también David Allis y Michael Grunstein, por sus avances en epigenética. Además, sonaban con fuerza los nombres de Anthony Pawson y Anthony Hunter, quien ya recibió el Premio Príncipe de Asturias en 2004 por sus aportaciones en el conocimiento del crecimiento y división celular.
Sin embargo, finalmente, han sido Yamanaka y Gurdon los elegidos por sus avances que “han hecho cambiar los libros de texto” y “han creado nuevas oportunidades para el estudio de las enfermedades y el desarrollo de métodos para diagnósticos y terapias”, tal y como ha avanzado la organización.

Dar marcha atrás al ‘reloj’ celular
Hasta los años 60, se creía que, en el desarrollo, la especialización de las células era unidireccional. Es decir, que una vez que aparecían las células nerviosas o musculares en un ser vivo, no se podía dar marcha atrás al ‘reloj’ biológico y volver a convertir este material en células pluripotenciales (capaces de convertirse en cualquier tejido), como las de la etapa embrionaria.
En 1962 Gurdon echó por tierra esa creencia al demostrar, en un experimento en ranas, que una célula madura intestinal podía proporcionar a un organismo primigenio toda la información necesaria para su correcto desarrollo.
Cuatro décadas más tarde, Shinya Yamanaka dio un salto en este camino y demostró que, sin necesidad de manipular embriones, era posible reprogramar células maduras de ratones para que volvieran a su etapa inicial.
Agradecimientos
Al conocer el galardón, el científico japonés ha afirmado que su “objetivo es llevar la tecnología de las células madre a los pacientes, a las clínicas”, como ya señaló en una entrevista que concedió a este periódico en 2011.
En una rueda de prensa celebrada en Kioto, Yamanaka, ha asegurado que no habría conseguido el premio de no haber sido por el apoyo de su país natal, Japón. “Era un investigador desconocido. Si no hubiera recibido el apoyo de mi país no habría conseguido el premio. Fue el país de Japón el que obtuvo el premio”, ha señalado, antes de atender en directo la felicitación del primer ministro nipón, Yoshihiko Noda, al que ante las cámaras y micrófonos agradeció “el apoyo de todo Japón” y aseguró que continuará esforzándose para avanzar en sus investigaciones.
De hecho, el director del Centro para la Investigación y la Aplicación de Células iPS de la Universidad de Kioto no dedicará mucho tiempo a celebraciones a juzgar por sus palabras: “a partir de la semana que viene debo concentrarme en la investigación y atender a los estudiantes cuyas tesis dirijo”.
Gurdon, por su parte, se ha mostrado “inmensamente honrado” por lo que ha calificado como “un espectacular reconocimiento”. El biólogo, pionero en el campo de las células madre y la clonación, se ha confesado “encantado” de recibir este premio junto a Yamanaka. “Es particularmente agradable ver cómo simples investigaciones, que buscaban originalmente probar la identidad genética de diferentes tipos de células madre en el cuerpo, se han convertido en una clara posibilidad para la salud humana”, señaló Gurdon
Otros Nobel
En la edición del año pasado, compartieron el premio Bruce A. Beutler, Jules A. Hoffmann y Ralph M. Steinman (fallecido días antes de la concesión del premio) por sus investigaciones en el ámbito de la inmunología y las vacunas.
Por su parte, en 2010 el premiado fue Robert Edwards, que, junto a Patrick Steptoe, hizo posible el desarrollo de la fecundación ‘in vitro’.
Desde su fundación, el Nobel de Medicina ha recaído en una sola persona en 38 ocasiones. Dos han sido los galardonados en 31 ocasiones y un grupo formado por tres científicos se ha llevado la distinción en otras 33 ediciones.
En los próximos días se conocerá a los ganadores del premio de Física y de Química, mientras que el viernes se concederá el único Nobel que se otorga y entrega en Oslo, el de la Paz.

**Visita: http://bohemiaylibre.blogspot.com
 
Comentarios desactivados en Nobel para los reprogramadores celulares

Publicado por en 8 octubre, 2012 en Sin categoría

 

Química en colores – Recursos sencillos


Después de andar conviviendo con la química a veces intensamente, como por allá en las décadas del 60 y del 70, por estos tiempos la sabiduría de la edad o quizá el Alzheimer me han hecho buscar recursos sencillos para quienes se inician en estas lides como profesores o alumnos.
Aquí les traigo uno de mis trabajitos sobre el tema.
Comencé a realizar “vistas parciales” de la tabla periódica (que quizá puedan combinar con mi “Element City” que ha prendido poco todavía entre mis “seguidores”).
En la de la imagen pueden ver los grupos IA y IIA, metales alcalinos y alcalino-térreos, y la casa del administrador (el hidrógeno).
Figuran además sus características principales.
El hidrógeno tiene una electronegatividad mucho más alta (a sus vecinos de los grupos IA y IIA les quita electrones – de a uno – para formar “hidruros”), es gaseoso y viene naturalmente en “pares”.

Los alcalinos (IA) son monovalentes (positivos, porque siempre pierden su electrón al combinarse), La causa es la baja atracción que existe entre el núcleo y ese electrón de valencia, lo que también provoca que su tamaño atómico sea grande (el electrón de valencia les queda “lejos”). Su potencial de ionización es bajo (se les quita ese electrón aplicando poca energía) y tienen baja afinidad electrónica (la electronegatividad mínima la tienen el Cesio y el Francio (0,7) y la máxima es la del Litio que solamente llega a 1,0.).
Con el agua forman hidróxidos desprendiendo hidrógeno gaseoso, con el oxígeno óxidos o peróxidos, con los halógenos sales, con el azufre sulfuros, con los ácidos fuertes sales desprendiendo también hidrógeno gaseoso y, como dije, con el hidrógeno gaseoso forman hidruros.

Los alcalino-térreos (IIA) (llamados así porque sus óxidos son parecidos a la tierra común) son bivalentes positivos. No se los encuentra libres en la naturaleza por tener gran actividad química. Su electronegatividad es algo mayor que la de los del IA.
Con los halógenos forman sales, con el oxígeno óxidos, con el azufre sulfuros, con el hidrógeno hidruros y con el agua hidróxidos desprendiendo hidrógeno gaseoso.

Puesto todo esto junto en un único diseño se puede lograr que el alumno fije su atención en estos dos grupos y los analice en forma aislada. Y si hay resultados en su proceso de aprendizaje, se verá al aplicarlo.
Que sea con suerte y con felicidad, porque la Química es realmente bella y nos permite conocer mejor el mundo que habitamos. Y los colores suelen ayudar a ver las cosas de otra manera.
Un saludo afectuoso desde Esquel.
Prof. Daniel A. Galatro
danielgalatro@gmail.com

**Visita: http://bohemiaylibre.blogspot.com

 
Comentarios desactivados en Química en colores – Recursos sencillos

Publicado por en 8 octubre, 2012 en Sin categoría

 

Distribución electrónica – Recurso sencillo


Hace ya unos cuantos años (décadas) tuve la idea de convertir un átomo en un hotel y los electrones en pasajeros. Esto me permitía enseñar de un modo sencillo el tema de la distribución de estos últimos en capas (pisos) y subcapas (tipos de habitación) con dos pasajeros posibles en cada una de ellas: uno durmiendo cabeza arriba y el otro cabeza abajo (o, cuando los alumnos eran mayorcitos, un varón y una mujer).
El método produjo muy buenos resultados y fue utilizado por muchos de mis “seguidores” de todo el mundo, especialmente mexicanos, colombianos y venezolanos, que son mayoría y notablemente fieles.
Voy a refrescar para ellos y a explicar al resto las ideas principales de este “hotel”.
El alumno se transformaba en el administrador que, a medida que los pasajeros van ingresando, determina en qué habitación los colocará, según ciertas reglas prefijadas.
El hotel tiene 7 pisos. El número de piso es el número cuántico principal (n). En cada uno de los 4 primeros pisos, la cantidad de habitaciones es el cuadrado de n. (piso 1 = 1; piso 2 = 4; piso 3 = 9; y piso 4 = 16). El piso 5 es igual al 4, el 6 igual al 3 y el 7 igual al 2). 
Pero no todas la habitaciones son iguales: hay del tipo s (suite nupcial); p (primera clase); d (desagradables) y f (fatales). En el piso hay sólo 1 del tipo s pero 3 del tipo p, 5 del tipo d y 7 del tipo f.
Por supuesto que, para que el cliente no se sienta discriminado, cada tipo tiene un código: 0 para las s, 1 para las p, 2 para las d y 3 para las f. Ese código corresponde al número cuántico secundario l (ele) también llamado azimutal.
Dentro de cada tipo se diferencia cada habitación por un número adicional que va desde -1 hasta +1 de la siguiente forma:
tipo s : 0 (única)
tipo p : -1; 0; +1
tipo d : -1; -1/2: 0; +1/2; +1 
tipo f : -1; -2/3: -1/3; 0; +1/3; +2/3; +1
Ese número corresponde al tercer número cuántico llamado magnético (m).
Finalmente, a los pasajeros se los termina de identificar con +1/2 (cabeza arriba) o -1/2 (cabeza abajo).
El orden de instalación de los pasajeros depende de cuánto sea el valor de la suma de n + l (piso + tipo de habitación). Si coinciden dos habitaciones con igual número, se lo ubica en el de < n (piso más bajo disponible).
Eso genera 4 números que identifican unívocamente el lugar en el que está cada pasajero. Por ejemplo, el código 3; – 2; -1/2: -1/2 es exclusivo para quien ocupe en el piso 3 la segunda habitación tipo d y duerme cabeza abajo.
Pese a que se me ha discutido alguna vez la diferenciación de las múltiples usando fracciones, no tiene importancia y puede modificarse ese dato si se lo desea.
Unas reglas más a tener en cuenta. Cuando el tipo de habitación es múltiple, primeramente se coloca un pasajero en cada una de ellas y luego el segundo (regla de multiplicidad de Hund).
Finalmente, el nombre del hotel depende biunívocamente de la cantidad de pasajeros que actualmente lo ocupan. Y, en este modelo, también cada pasajero que llega deja sus valijas en la administración (protón y neutrones).
Pero tenía un problema importante. Cada vez que quería usar el método tenía que construir un nuevo hotel, lo que representaba una pérdida de tiempo en clase que buscaba cómo evitar.
Y en esto trabajé ahora. Encontré que si dibujaba un plano del hotel como el que vieron en la primera imagen y colocaba sobre él una hoja transparente (de papel “manteca” o “de calcar), el alumno podía ir rellenando los espacios que en el plano figuran como espacios vacíos:
-Nombre del hotel 

-Símbolo
-Grupo
-Período
-Cantidad de protones
-Cantidad de neutrones
-Electrón (con una flechita hacia arriba o hacia abajo según duerma – en realidad, según sea su cuarto número cuántico: de rotación o de espín – s).

Con el papel transparente (o traslúcido) encima, se verá como la imagen que sigue:
 

Esto es todo por hoy. Les aseguro que usando este método mis alumnos se divierten y aprenden en dos horas todo lo concerniente a la configuración electrónica, realizan alguna y la comparan con la que figura en la tabla de Mendeleiev. En algunos elementos pesados encontrarán diferencias en las capas más externas pero allí uno puede explicarles que se trata de niveles de energía y, como los electrones no siempre respetan las reglas de llenado, se pasan de una subcapa (orbital) a otro de energía muy parecida.
Como siempre, les deseo que esta explicación les haya sido útil y los saludo afectuosamente.
Prof. Daniel A. Galatro
danielgalatro@gmail.com


**Visita: http://bohemiaylibre.blogspot.com

 
Comentarios desactivados en Distribución electrónica – Recurso sencillo

Publicado por en 8 octubre, 2012 en Sin categoría

 
 
A %d blogueros les gusta esto: