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Fitoestabilización de Depósitos de Relaves en Chile Guía N° 1: Metodología General
Rosanna Ginocchio cea cr ig Mr Mlúrg PedRo León-Lobos i ig agrpr
INIA Ministerio de Agricultura
Centro de Investigación Minera y Metalúrgica, CIMM Instituto de Investigaciones Agropecuarias, INIA Fitoestabilización de Depósitos de Relaves en Chile Gua N° 1: Metodologa General N° de Inscripción: 171.924 ISBN Obra Completa: 978-956-7226-09-2 ISBN Volumen 1: 978-956-7226-10-8 Enero de 2011 Diseño e impresión: Andros Impresores www.androsimpresores.cl www.androsimpresores.cl
Centro de Investigación Minera y Metalúrgica, CIMM Instituto de Investigaciones Agropecuarias, INIA Fitoestabilización de Depósitos de Relaves en Chile Gua N° 1: Metodologa General N° de Inscripción: 171.924 ISBN Obra Completa: 978-956-7226-09-2 ISBN Volumen 1: 978-956-7226-10-8 Enero de 2011 Diseño e impresión: Andros Impresores www.androsimpresores.cl www.androsimpresores.cl
Porque después de todo he comprendido Que lo que el árbol tiene de florido Vive de lo que tiene sepultado
Francisco Luis Bernández
Equipo profEsional
CIMM
INIA-Iniai
Elena Bustamante Isabel Camus Luz Mara de la Fuente Claudia Santibáñez Yasna Yasna Silva Paola Urrestarazu
Jaime Cuevas Ismael Jiménez Sergio Silva
EntidadEs asociadas
SERNAGEOMIN Ministerio de Minería
Prefacio|
stos documentos técnicos fueron generados a partir del proyecto Innova Chile de CORFO 04CR9IXD-01, titulado Uso de recursos fitogenéticos nativos para la fitoesta- bilización de depósitos de relaves en la Región de Coquimbo . El proyecto fue generado y liderado por la Unidad de Fitotoxicidad y Fitorremediación del Centro de Investigación Minera y Metalúrgica (CIMM) y coejecutado por el Centro Regional Intihuasi del Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA).
E
Los documentos constituyen un aporte pionero y único para el pas, entregando directrices prácticas para la aplicación de una tecnologa sistematizada y validada para la adecuada y efectiva estabilización fsica, qumica y biológica de depósitos de relaves postoperativos y abandonados presentes en la zona norte-centro del pas, como es la fitoestabilización. Cada una de las guas contenidas en esta obra es una entidad única que puede ser consultada en forma independiente, pero todas ellas se complementan para entregar la información fundamental y necesaria para la aplicación de la tecnología de fitoestabilización en depósitos de relaves postoperativos y abandonados del pas. Es importante destacar que los principios generales de esta tecnologa también pueden ser aplicados a otros desechos mineros masivos, como botaderos de estériles y pilas de lixiviación, y a suelos contaminados con metales y metaloides, como los impactados por operaciones históricas de fundición de minerales. Sin embargo, ésta debe ser adaptada a las particularidades de estos sustratos.
La adecuada implementación de esta tecnología contribuirá a proteger la salud humana y el medio ambiente, al reducir las vas de exposición a los metales y metaloides contenidos en los desechos mineros masivos, además de permitir a las empresas mineras dar cabal cumplimiento a las nuevas regulaciones relacionadas con el cierre de faenas mineras. A su vez, esta tecnologa permitirá la rehabilitación de las áreas perturbadas, revitalizándolas y permitiendo usos posteriores. Finalmente, los editores de esta obra quieren destacar y agradecer en forma especial el importante apoyo de Anglo American y de sus profesionales, tanto en el proceso de desarrollo y de validación de la tecnología de estabilización a la realidad nacional como en la impresión de estos documentos. El interés de Anglo American por colaborar y apoyar este tipo de iniciativas ratifican el compromiso de esta compañía por desarrollar sus operaciones y la totalidad de las etapas de gestión siguiendo los más altos estándares ambientales, tanto internacionales como nacionales.
Tabla de Contenidos
1. INtroduCCIóN 2. depósItos de relAves eN ChIle Norte-CeNtrAl
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2.1. Minera metálica y depósitos de relaves
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2.2. Caractersticas generales de los depósitos de relaves
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2.3. Depósitos de relaves y medio ambiente
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3. teCNologíA de fItoestAbIlIzACIóN: ANteCedeNtes geNerAles
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3.1. Caractersticas generales de la fitoestabilización
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3.2. Fitoestabilización versus forestación y revegetación
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3.3. Especies vegetales para la fitoestabilización 3.3.1. Restricciones qumicas por exceso de metales 3.3.2. Restricciones climáticas sitio-especficas 3.3.3. Uso posterior o alternativas de rehabilitación
23 23 26 27
3.4. Acondicionadores para la fitoestabilización
27
4. teCNologíA de fItoestAbIlIzACIóN: depósItos de relAves
31
Etapa 1: Caracterización sitio-especfica y recursos financieros 1.1. Caracterización general del área 1.2. Caracterización del depósito de relaves 1.3. Recursos financieros disponibles 1.4. Otros aspectos relevantes
32 32 33 41 41
Etapa 2: Materiales locales disponibles 2.1. Especies vegetales 2.2. Acondicionadores de relaves
42 42 46
Etapa 3: Ensayo piloto de fitoestabilización 3.1. Selección del sitio 3.2. Selección del diseño experimental 3.3. Establecimiento del ensayo 3.4. Monitoreo
52 53 53 54 54
Etapa 4: Fitoestabilización a gran escala 4.1. Preparación del terreno y establecimiento de la vegetación A) Nivelación del terreno B) Descompactación del sustrato e incorporación de acondicionadores C) Obtención y preparación del material vegetal D) Riego
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4.2. Monitoreo y manejo posterior A) Monitoreo B) Manejo posterior BIBLIOGRAFíA
70 70 71 75
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1| Introducción
a disposición de grandes volúmenes de la dispersión del material particulado fino residuos mineros sólidos en los suelos, rico en metales (ej., cobre, Cu, cinc, Zn, tales como los depósitos de relaves, puede cadmio, Cd) y metaloides (ej., arsénico, As) resultar en la generación de diversos im- hacia los suelos y cursos de agua cercanos, pactos ambientales, particularmente cuando con los consecuentes riesgos para la salud su disposición, manejo y abandono son humana, la agricultura y los ecosistemas inadecuados. Estos impactos varan entre naturales. En las zonas norte y centro de la disminución en la calidad estética del Chile, los agentes más importantes de dispaisaje, la pérdida de hábitats naturales y de persión de los relaves han sido el colapso terrenos con otros usos potenciales, la con- de los muros ante fuertes sismos, el viento taminación de los suelos y de las aguas con (erosión eólica), las precipitaciones intensas metales/metaloides y los efectos negativos (erosión hídrica) y el arrastre del material por potenciales para la salud humana, los eco- los aluviones y las crecidas de los cursos de sistemas y los sistemas silvoagropecuarios. agua en los años extremadamente lluviosos La intensidad y diversidad de los impactos (ej., años influenciados por el fenómeno El ambientales posibles de ocurrir a partir de Niño-Oscilación del Sur o ENOS). un desecho minero masivo cualquiera dependerán, sin embargo, de las características Adicionalmente, los relaves pueden sufrir sitio-específicas del área de emplazamiento transformaciones qumicas secundarias al (ej. clima, topografía, cercanía a centros quedar expuestos a ciertas condiciones clipoblados, ecosistemas naturales y zonas máticas (ej., zona altoandina de los Andes silvoagropecuarias), de las características de Chile central), particularmente cuando fisicoquímicas del desecho en cuestión y de poseen altos contenidos de sulfuros de las medidas de manejo utilizadas por parte metal como la pirita (FeS2). En estos casos, del propietario del desecho minero. se podría producir drenaje ácido como consecuencia de la generación de ácido En el caso de los relaves generados a sulfúrico (H2SO4) a partir de la oxidación partir de los procesos de concentración de la pirita en contacto con el oxígeno de minerales por flotación, su disposición, atmosférico y el agua de lluvia o de desmanejo y abandono inadecuados pueden hielo. El drenaje ácido produce, a su vez, resultar en impactos ambientales negativos la lixiviación o lavado de algunos metales de largo plazo y de gran escala espacial. contenidos en los relaves a los cursos de Por ejemplo, cuando las superficies de los agua, los suelos cercanos y las napas freátidepósitos de relaves no son estabilizadas en cas. La acidificación y enriquecimiento con forma adecuada pueden generarse impac- metales de las aguas y los suelos afectados tos ambientales directos relacionados con imponen importantes riesgos para la salud
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humana, los agrosistemas y los ecosistemas naturales. Los efectos ambientales negativos generados por los depósitos de relaves a partir de los impactos primarios (dispersión fsica) y secundarios (transformación química) son muy difciles y costosos de remediar a posteriori . Sin embargo, estos impactos pueden ser evitados a través del establecimiento de un marco normativo adecuado por parte de los reguladores y del uso de medidas de manejo adecuadas por parte de los propietarios de los desechos mineros. Actualmente, la legislación minera chilena relacionada con los depósitos de relaves establece que estos residuos deben ser depositados en tranques artificiales y considera la aplicación de medidas de rehabilitación en la etapa de cierre, las que permitan proteger la salud humana y la seguridad de las personas, además de restituir el terreno en condiciones aceptables (Decreto Supremo, D.S., Nº 132 de 2002 del Ministerio de Minería y su Reglamento asociado sobre la “Aprobación de Proyectos de Diseño, Construcción, Operación y Cierre de los Depósitos de Relaves” materializado
en el D.S. 248 de 2007 del Ministerio de Minera). Sin embargo, es aún limitada la disponibilidad de tecnologas de rehabilitación costo-efectivas, validadas para el país, las que permitan lograr la estabilización adecuada y en el largo plazo de los depósitos de relaves presentes en la zona con clima Mediterráneo árido y semiárido y, por ende, dar cumplimiento a las actuales normativas de cierre de depósitos de relaves.
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El objetivo de esta gua metodológica es aportar con una tecnología sistematizada y validada para la adecuada estabilización física, química y biológica de los depósitos de relaves abandonados y postoperati vos presentes en la zona norte-central de Chile. Específicamente, esta guía técnica proporciona las directrices prácticas para desarrollar programas de fitoestabilización costo-efectivos y de largo plazo sobre los depósitos de relaves mineros ubicados en la zona del país con clima Mediterráneo árido y semiárido. La implementación adecuada de estos programas contribuirá a proteger la salud humana y el medio ambiente, al reducir las vías de exposición a los metales y metaloides contenidos en estos desechos mineros masivos. A su vez, esta tecnología permitirá la rehabilitación de las áreas perturbadas asociadas a la actividad minera, revitalizándolas y permitiendo usos posteriores. Es importante destacar que los principios generales de esta tecnología también pueden ser aplicados a otros desechos mineros masivos (ej., botaderos de estériles, pilas de lixiviación, etc.) y a suelos contaminados con metales y metaloides. Sin embargo, ésta debe ser adaptada a las particularidades de esos sustratos.
Se recomienda que los programas de fitoestabilización sean preparados e implementados por especialistas que tengan experiencia probada en el tema, de forma de adaptar este método a las condiciones locales o sitio-especficas del lugar donde será aplicado.
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2| Depósitos de Relaves en Chile norte-central
2.1. MineRía MetáLica y dePósitos de ReLaves
alta concentración de depósitos de relaves en la IV Región se explica por la mayor presencia de depósitos minerales que sólo han podido ser explotados mediante el trabajo selectivo de pequeña escala (pequeña y mediana minería) en comparación al resto del pas, donde predomina la gran minera.
a gran y pequeña/mediana minería han sido históricamente importantes para la economía de la zona norte-centro de Chile y, en especial, para las comunidades cercanas a las minas y a las plantas de procesamiento de minerales. Es as como El Salvador, A pesar que la IV Región de Coquimbo Andacollo, Punitaqui e Illapel, entre otras concentra el mayor número de depósitos localidades, surgieron como campamentos de relaves del pas, el volumen de relaves mineros debido a la explotación de mine- depositados corresponde sólo al 3% del vorales y han mantenido hasta el da de hoy lumen total (22.060.646 m3; Figura 2.1). Esto su condición de localidades mineras. se traduce en que existe un gran número de depósitos distribuidos por toda la Región, Producto de la explotación intensiva de mi- pero de tamaño más bien pequeño. Por nerales dentro de la zona norte-centro del ejemplo, el tamaño promedio de los depósitos pas, se han generado grandes volúmenes de relaves de la Región de Coquimbo es de de desechos mineros masivos en los últi- 2,1 hectáreas, con un rango entre 0,02 y 35,3 mos 150 años. Esto se debe a que por cada hectáreas, mientras que en la VI Región del tonelada del mineral extrado de la mina, Libertador Bernardo O´Higgins un solo deaproximadamente un 98-99% es descartado pósito puede cubrir 400 hectáreas y más. como desecho a lo largo del proceso de beneficio. Uno de los desechos mineros más voluminosos lo constituyen los relaves. 2.2. caRacteRísticas GeneRaLes de Por ejemplo, para 1990 el SERNAGEOMIN Los dePósitos de ReLaves había identificado unos 655 depósitos de relaves entre la II y la VII Región del pas, Los relaves, según lo define la legislación tanto abandonados como operativos, los nacional vigente (ej., Decreto Supremo, D.S. que cubran unas 8.028 hectáreas. De este Nº 248 de 2007 del Ministerio de Minería), total, un 25% y un 60% de los depósitos de corresponden a una suspensión de sólidos relaves identificados se encuentran en la III y en lquidos (pulpa), los que se generan y IV Región, respectivamente (Figura 2.1). Esta desechan en las plantas de concentración
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Número de depósitos
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Volumen de relaves (Mm3)
Fgr 2.1. Número de depósitos de relaves y volumen de relaves depositados por Región (Fuente: SERNAGEOMIN 1989 - 1990).
húmeda de especies minerales que han experimentado una o varias etapas en circuito de molienda fina. El vocablo se aplica también a la fracción sólida de la pulpa. En otras palabras, los relaves corresponden a mineral finamente molido ( 5:1 para ovejas). Específica: – Borato: agregar óxido de hierro – Molibdeno: agregar Cu si se altera la relación Cu:Mo. Alto contenid contenido o de sulfato sulfato
Fitotoxici Fitotoxicidad. dad.
Regar Regar abundan abundantem temente ente el sustrato sustrato para lavar lavar el el exceso a las napas profundas.
Acidez Acidez o pH bajo (< 5,5) 5,5)
Fitotoxicidad y toxicidad para la Agregar cal u otro acondicionador alcalino; microbiota. agregar MO.
Alcalinida Alcalinidad d o alto alto pH pH (> (> 8,0) 8,0)
Problemas nutricionales para las plantas.
Agregar Agregar un acondicio acondicionado nadorr ácido como como ácido sulfúrico o azufre, agregar MO.
Alta salinidad salinidad o CE
Fitoto Fitotoxic xicida idad, d, estré estréss hídr hídrico ico,, desb desbala alanc ncee en la absorción de nutrientes.
Regar abundantemente con agua blanda o no salina. La incorporación de MO puede ayudar al mejorar el drenaje.
Alto contenido contenido de sodio sodio
Fitotoxici Fitotoxicidad. dad.
Agregar Agregar algún materia materiall rico en Ca:Mg; agregar agregar MO.
Alta agreg agregación ación
Problema Problemass de enraizam enraizamiento iento y de re- Agregar Agregar MO MO y yeso yeso (sulfato (sulfato de calcio calcio). ). tención de agua.
Alta densid densidad ad
Problemas de enraizamiento y de infiltración.
Agregar Agregar MO y arar a profundidad; profundidad; incorporar desechos mineros estériles gruesos (marinas o ripios de lixiviación) y MO.
Textura inadecuada
Problemas de retención de agua y de compactación.
Modificar con suelo mineral, incorporar desechos mineros estériles (marinas o ripios de lixiviación) o agregar MO.
Alta proporció proporción n Ca:Mg Ca:Mg (rango adecuado 20:1)
Defici ficieencia ncia de Mg en las las plan lantas. tas.
Agreg regar Mg.
Alta propo proporción rción C:N (rango adecuado 15-40:1)
Limita la disponibilidad de nitrato para Agre Agrega garr N o acon acondic dicion ionad ador ores es ricos ricos en N (gua (guano nos, s, las plantas y por ende el crecimiento. biosólidos). Continúa en página siguiente
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Continuación tabla 4.1
limiación
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sción
Baja proporción C:N
Lixiviación de N.
Agregar carbono de celulosa (aserrín, chips de madera).
Bajo contenido de MO
Carencia de de ma macronutrientes y de un un Agregar Agregar un acondicionad acondicionador or rico en MO hasta agente agregante e hidratante en el niveles cercanos al 5% (peso seco), cuidando la sustrato. proporción C:N de éste.
Alto contenido contenido de P
Lixiviac Lixiviación ión de P; reduce reduce la fitodi fitodispo sponini- Agreg Agregar ar Al o Fe para para acidific acidificar ar el sustrat sustrato o o Ca bilidad de Cu, Cd, Zn, Pb. para que los sustratos alcalinos quelen el P
Bajo contenido de N
Limita el crecimiento.
Agregar N (inorgánico u orgánico) o acondicionadores ricos en MO y alto N.
Bajo contenido de P
Limita el crecimiento.
Agregar P o acondicionadores or orgánicos ricos en P.
Deficiencia de Mn
Limita el crecimiento.
Agregar Mn o disminuir el pH bajo 6,0.
Microbiota escasa
Limita la degradación de la MO y el Agregar una fuente natural de MO (guanos, ciclado de nutrientes. compost, compost, biosólidos) o suelo de escarpe.
taa 4.2 Tipos de problemas microclimáticos y las soluciones posibles limiación
ec
sción
Excesiva Excesiva temper temperatur aturaa del sustrato sustrato
Limitación Limitación del establecim establecimiento iento y Agre Agrega garr MO, MO, colo coloca carr mall mallas as para para redu reduci cirr la la crecimiento. radiación solar directa o establecer plantas pioneras nodrizas.
Excesiva sequedad
Limitación del establecimiento y Agrega Agregarr MO, MO, implem implement entar ar un un sistem sistemaa de crecimiento. riego para las etapas iniciales, seleccionar especies arbustivas/arbóreas con sistemas radicales profundos.
Vientos Vientos intensos intensos
Eliminación de las semillas y desecación excesiva de las plantas.
Establecimiento de cortavientos (naturales o mecánicos), generar microtopografía, usar geles estabilizadores de superficie al momento de la siembra.
pudiendo encontrarse también As y Mo. De lograr un equilibrio global adecuado. Por esta forma, la solución más adecuada para ejemplo, un relave donde coocurren el Cu todos ellos debe ser determinada y aplicada. y As puede puede ser acondicionado acondicionado con fosfato fosfato Algunas veces, las soluciones pueden p ueden ser s er (P), lo que reduce la biodisponibilidad del antagónicas o contradictorias. En estos casos, Cu; sin embargo, esto aumenta la solubise debe proceder con el objetivo básico de lidad del As. En un caso como éste, si los
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niveles de Cu son los más relevantes y los de As son relativamente bajos, entonces la solución preferida sería la adición de P. Cuando las concentraciones de ambos elementos son altas y por ende riesgosas, se debe optar por otra solución, tal como agregar óxidos de hierro en forma de polvo fino, como ferridrita o compost de biosólidos con contenidos altos de hierro, los que son efectivos para ambos elementos.
de formaciones vegetales funcionales y autosustentables al restaurar la actividad microbiana del sustrato, balancear el pH, incorporar MO, aumentar la retención de agua y reducir la compactación, entre otros beneficios. Estos sistemas rehabilitados permiten la reducción de la erosión de los contaminantes por el viento y la lluvia. Sin embargo, el uso adecuado de los acondicionadores se basa en la caracterización apropiada de ellos y del sustrato en el que serán aplicados.
La Tabla 4.3 enumera distintos acondicionadores que pueden encontrarse dentro de la zona norte-centro del país, junto con su A) Dosis de aplicación disponibilidad, usos, aceptación pública, costos, ventajas y desventajas. El tipo, mezcla Las dosis apropiadas de aplicación dependen y cantidad cantidad de acondicio acondicionadores nadores requeridos requeridos de las limitaciones específicas que deben ser variará de sitio en sitio, en respuesta a los abordadas y de las características propias de factores limitantes específicos del relave los acondicionadores que serán utilizados. de interés de fitoestabilizar y el tipo de Sin embargo, existen distintas aproximacio vegetación deseada. Por ello, el primer y nes para determinar la dosis de aplicación más esencial paso de cualquier estrategia más adecuada para los acondicionadores. de acondicionamiento es la realización de una evaluación detallada de las condicio- Una aproximación es tomar como referencia nes sitio-especficas del relave y conocer un suelo local, saludable, y usar sus paráel rango de condiciones apropiadas que metros fisicoquímicos como objetivos-meta. se desea alcanzar para la introducción de Por ejemplo, se puede usar el contenido las especies vegetales elegidas. También es de materia orgánica del suelo local como importante considerar el uso posterior que referencia para el sitio bajo manejo. Si se se desea lograr con la fitoestabilización, para sigue esta aproximación, es importante tener la elección de los acondicionadores y las presente que una fracción importante de la estrategias estrategias de remediación más adecuadas. MO aplicada se descompondrá en dióxido período de de Adic Adicion ional alme ment nte, e, es esen esenci cial al que que los los pote potenc ncia ia-- de carbono (CO2) y agua en un período les acondicionadores sean cuidadosamente tiempo relativamente corto (ej. durante el caracterizados en cuanto a sus propiedades primer año de aplicación). Por ello, si el físicas, químicas y microbiológicas, antes suelo natural posee un 2% de MO, entonces de ser usados. se sugiere duplicar la adición a un 4% como una forma de compensar la descomposición Los acondicionadores apropiados pueden inicial rápida. La velocidad de descomposer orgánicos (ej., compost), inorgánicos sición depende, sin embargo, del tipo de (ej., neutralizantes) o mezclas (ej. biosólidos MO aplicada. Específicamente, depende de estabilizados con cal). Cuando se aplican la proporción C:N y del tipo de compuesto en forma adecuada, los acondicionado- que debe ser degradado. Por ejemplo, un res son benéficos para eliminar las vías alto contenido de carbono como lignina o de exposición al reducir la fitotoxicidad. lignocelulosa (ej., madera) determina una Adici Adiciona onalm lment ente, e, permit permiten en el restab restablec lecim imien iento to descomposición muy lenta mientras que
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un alto contenido de fuentes carbonadas como azúcares y almidones determina una degradación muy rápida (ej., desechos de pulpas de frutas). Por otra parte, si se incorpora una dosis de materia orgánica muy superior a la de los suelos aledaños, es probable que el sistema presente problemas de invasión de malezas y especies oportunistas, en desmedro de las especies nativas y endémicas. Otra dificultad que podría presentarse al aplicar dosis elevadas de la enmienda orgánica es la lixiviación de contaminantes hacia las aguas subterráneas tales como: nitratos, metales pesados, etc. Es por ello que las tasas de aplicación de enmienda orgánica deben determinarse mediante evaluaciones previas de los materiales y de ensayos piloto. Otra aproximación es revisar las dosis de aplicación que han sido usadas en sitios similares. Por ejemplo, en sitios donde se ha realizado minería de carbón se ha podido realizar una rehabilitación exitosa con una aplicación de biosólidos en dosis de 22 a 100 toneladas por hectárea (base seca). Suelos contaminados con metales han sido rehabilitados con la aplicación aplicación de mezclas de biosólidos y cal, a una dosis de biosólidos de 25 a 100 toneladas por hectárea y más. En ambos casos, los principales impedimentos para el establecimiento de la vegetación vegetación han sido sido las propiedades propiedades físicas físicas inadecuadas y la pobreza nutricional de los sustratos.
decidida en forma cualitativa más bien que cuantitativa. Este es el caso, por ejemplo, de los acondicionadores que se usan para aumentar la cantidad de MO del sustrato de forma de mejorar las propiedades físicas de éste. Finalmente, existen en algunos casos normativas que regulan las dosis máximas de aplicación de algunos materiales, tales como los biosólidos, las que aseguran la protección del suelo o sustrato a tratar; por ejemplo, la normativa para la aplicación de biosólidos en Chile controla la ocurrencia de lavado excesivo de N en los suelos y la incorporación excesiva de metales, entre otras variables. Es importante destacar que se requieren dosis de aplicación mayores cuando se desea reconstruir un suelo a partir de materiales minerales, como los desechos mineros, en lugar de mejorar un suelo que ha sido degradado. En el caso de la reconstrucción de un suelo, es importante incorporar una mezcla de materiales ricos en N y materiales ricos en C para reducir el potencial de lavado de N, pero aportar la cantidad adecuada de MO. En general, se recomienda una relación C:N entre 20:1 y 40:1 en el acondicionador, pero contenidos mayores de C pueden ser viables en algunos escenarios. Consideraciones operacionales y de presupuesto pueden ser a menudo factores limitantes en la determinación de las dosis apropiadas.
Una tercera aproximación consiste en usar protocolos de laboratorio. Por ejemplo, la B) Consideraciones públicas aplicación de cal a un sustrato ácido se determina a través de protocolos de laboratorio Se deben considerar al momento de la que permiten calcular la relación ácido-base planificación e implementación de los del sustrato; esta información junto con programas de fitoestabilización aquellos el pH final deseado, permiten estimar la temas relacionados con las comunidades dosis adecuada de adición de cal. En otros locales o que están cerca del sitio de interés casos, la cantidad de acondicionadores a y donde los acondicionadores de sustrato agregar a un sustrato de interés puede ser serán aplicados.
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el transporte y los aspectos de almacenaje una comunicación bidireccional; o sea, se in situ. Aunque los costos pueden variar debe comunicar e informar a los profesio- grandemente, el costo de transporte del nales de la empresa en cuestión sobre los material es el que generalmente más abulta planes del proyecto y se debe solicitar y el presupuesto para un proyecto cualquiera. escuchar los comentarios y opiniones por Aún si el material en sí está libre de costo, parte de la comunidad sobre los planes del los otros costos asociados, como el transproyecto. Este punto es muy importante porte, el esparcimiento y la incorporación, cuando el proyecto de fitoestabilización se se mantienen. llevará a cabo en terrenos privados, cuando el proyecto tiene un gran impacto en la comunidad, cuando la preocupación por la etaPa 3: salud y el medio ambiente es alta, cuando ensayo PiLoto de FitoestabiLización los costos y la complejidad del proyecto son altos y cuando el uso final del sitio es un Debido a que los proyectos de fitoestabilizatema de preocupación de la comunidad. ción frecuentemente se visualizan para sitios de alta preocupación para las comunidades Olor. Las emisiones de olor pueden ser la y los reguladores, y a que el manejo del principal causa de insatisfacción pública proyecto debería realizarse según los estánpara un proyecto de fitoestabilización con dares de prueba más altos al seleccionar las algunos tipos de acondicionadores orgáni- especies vegetales y los acondicionadores más cos, tales como los biosólidos y guanos. La apropiados para el tratamiento in situ, las selección de los acondicionadores debera instancias demostrativas deberían ser garanconsiderar el potencial de generación de tizadas. Los ensayos pilotos o demostrativos, olores de los materiales. El manejo de los en los cuales se utilizan distintos tipos de olores, incluyendo el uso de materiales bien acondicionadores y de especies vegetales, estabilizados, el evitar la aplicación en condi- son muy útiles para identificar cuál es el o los ciones de vientos que favorezcan el transporte tratamientos más adecuados de ser usados de malos olores hacia las comunidades, el en un sitio similar y/o a mayor escala. evitar el almacenaje de los acondicionadores por períodos largos de tiempo, el reducir su El ensayo piloto permite demostrar la visibilidad, el maximizar la distancia entre el factibilidad práctica, técnica, logística y área de almacenamiento y las comunidades social para implementar un programa de y el entrenamiento del equipo humano para fitoestabilización en un depósito de relaves identificar y manejar los olores, deberían ser especfico y, además, permite detectar las aspectos de alta consideración a lo largo del principales deficiencias, sus posibles soluproyecto cuando se usan acondicionadores ciones y las estrategias más adecuadas, en que generan olor. función de las condiciones especficas del sitio. El monitoreo temporal del ensayo piloto permite verificar los tratamientos en C) Costos los que se ha logrado una cobertura y riEntre los factores más relevantes en la queza vegetal adecuada, en que el sistema determinación de los costos de usar un acon- construido es químicamente seguro para el dicionador cualquiera en la fitoestabilización medio ambiente (sin lavado de N o metales de un depósito de relaves de interés están y sin transferencia de metales a través de las el volumen requerido, su disponibilidad, cadenas tróficas) y que es autosustentable Consideración pública. Se debe considerar
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(parámetros microbiológicos). De esta forma, la realización de ensayos piloto permite evitar problemas no previstos antes de la ejecución del programa de fitoestabilización a gran escala, optimizando así el uso de los recursos financieros a futuro.
Los ensayos preliminares para evaluar el establecimiento y el crecimiento de las especies vegetales seleccionadas bajo distintas formas de acondicionamiento de los relaves, constituyen una herramienta simple y útil para detectar posibles toxicidades y deficiencias. Estos ensayos permiten evaluar la idoneidad de un determinado sustrato para sustentar el crecimiento vegetal y pueden ser llevados a cabo en parcelas experimentales. Los experimentos de invernadero son adecuados para ensayos de corto plazo, cuando se requieren resultados en forma rápida y bajo condiciones controladas; mientras que los ensayos en terreno reflejan las influencias climáticas reales y las relaciones sustrato/planta que se presentaran en el sitio que se va a rehabilitar.
3.1. sl l : Para efectos de determinar los lugares de instalación de él o los ensayos piloto se deben considerar aspectos ecológicos, logsticos y de representatividad. Por otro lado, el o los lugares seleccionados deben ser de fácil acceso, tanto para facilitar las faenas de instalación como de mantención y monitoreo de las experiencias. Si el depósito de relaves es muy heterogéneo, se debe considerar el establecimiento de varios ensayos piloto de pequeña escala, de forma de integrar esa variabilidad para tomar decisiones adecuadas para el programa de fitoestabilización de gran escala. 3.2. selección del dieño experimental:
Las especies vegetales escogidas deben corresponder a aquellas que se utilizarán
posteriormente en el lugar, o bien, especies indicadoras (de prueba) de algún parámetro ambiental, las cuales deben ser de rápido crecimiento (ej. Lolium perenne o ballica). La información reunida a partir de la evaluación del sitio, particularmente de la caracterización de los relaves, se utiliza para escoger los tratamientos (acondicionadores solos o en mezclas) que se evaluarán. Debe prestarse especial atención a las propiedades fsicas, qumicas y microbiológicas del sustrato que se pretende mejorar. Adicionalmente, debe evaluarse la dinámica de los metales en el sistema relave-planta generado, de forma de verificar el traspaso de metales a las partes aéreas de la vegetación. Es necesario replicar cada tratamiento al menos tres veces y estos deben ser dispuestos aleatoriamente dentro del área seleccionada, para minimizar los efectos de otras variables, como por ejemplo variaciones en la temperatura o los gradientes de luz y el viento o los anegamientos. La aleatorización y replicación de los tratamientos son siempre esenciales para evitar el sesgo en los resultados. Para obtener resultados confiables es esencial escoger un diseño experimental adecuado. En la Figura 4.6 se presentan diversos diseños, de los cuales, el diseño en bloques al azar es generalmente el más utilizado. Cada parcela experimental debe tener dimensiones de 5 m x 5 m o más en las pruebas de terreno. Dependiendo de la presencia de ganado en el sector y de otros animales silvestres herbívoros, el sitio escogido para el ensayo piloto debera ser cercado, de manera de evitar el ingreso de animales y de personas ajenas a la instalación.
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Cuadrado latino, cada fila contiene todos los tratamientos. Las variaciones
en la fertilidad o en la toxicidad en
Al azar , adecuado sólo para ensayos en invernadero.
cualquier dirección del relave no reduce la precisión experimental.
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En bloques al azar , los bloques pueden estar juntos o espaciados. Los bloques se deben disponer a lo largo de gradientes ambientales. Con este diseño, los resultados son más representativos del sitio completo, que si se utilizara un solo bloque.
En bloques al azar con arreglo de parcelas divididas. Útil cuando se tienen muchos tratamientos. Por ejemplo, cada cuadrante es subdividido, para aplicar distintos tratamientos.
Fgr 4.6. Diseños experimentales comúnmente utilizados para ensayos piloto de fitoestabilización de desechos mineros masivos o suelos contaminados con metales.
3.3. elm l :
3.4. Mr:
Una vez diseñado el ensayo piloto y decididas las especies vegetales y los acondicionadores que serán evaluados, debe planificarse la ejecución del ensayo piloto, de forma de lograr un establecimiento adecuado y lo más realista posible. El establecimiento debe ser bien planificado y ejecutado, de forma que los resultados sean confiables y representativos para un trabajo posterior a gran escala espacial (Figura 4.7).
Es fundamental verificar si las especies vegetales establecidas y los acondicionadores de sustrato aplicados se comportan de la forma esperada (Figura 4.8), en relación a sus beneficios (acondicionadores) y a su capacidad de establecimiento y crecimiento (especies vegetales). Por ejemplo, es importante verificar si los acondicionadores aplicados reducen la biodisponibilidad de los metales presentes y/o aportan los nutrientes y la microbiota adecuada al sustrato
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Figura 4.7. Establecimiento de un ensayo piloto de fitoestabilización sobre un depósito de relaves postoperativo con distintos acondicionadores y especies vegetales (herbáceas y leñosas), para escoger el o los tratamientos más adecuados para abatir las limitaciones físicas, químicas y microbiológicas detectadas y posibilitar el buen establecimiento y crecimiento de la vegetación seleccionada para el programa de fitoestabilización.
y a las especies vegetales. Aunque esto será más adecuada de aplicar a gran escala incrementa los costos del proyecto, es de y que generará sistemas seguros para la suma importancia verificar la evolución del salud humana y el medio ambiente. sitio en el corto y mediano plazo (3-5 años), de forma de asegurar la consecución de los Los criterios más adecuados y mínimos de objetivos planteados. Esta es la única forma monitoreo cuantitativo de los programas de establecer la metodología de trabajo que de fitoestabilización dependerán de cada
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sitio y del programa propuesto, pero es importante el uso de protocolos y métodos estándares que cumplan con los criterios internacionales de aseguramiento y control de calidad; esta es la única forma en que los resultados obtenidos sean consistentes y permitan la comparación entre sitios y/o entre tratamientos. Existen diferentes protocolos técnicos estandarizados que deben ser usados para el monitoreo de distintas variables, tanto vegetales como microbiológicas y de la fisicoqumica del sustrato, descritos y disponibles en variadas agencias reguladoras del mundo (ej. U.S. EPA, USDA) y organizaciones dedicadas a la generación de estándares ( International Organization for Stardardization, ISO). En la Tabla 4.4 se indican distintas variables y parámetros que deberían ser monitoreadas en un ensayo piloto.
Fgr 4.8. Monitoreo de un ensayo piloto de fitoestabilización sobre un depósito de relaves postoperativo con distintos acond icionad ores y es pe ci es ve ge ta le s (h er bá ce as y le ño sas ), para contar con información sist ematizada y válida que permita escoger el o los tratamientos más adecuados para abatir las limitaciones físicas, químicas y microbiológicas detectadas y posibilitar el buen establecimiento y crecimiento de la vegetación seleccionada para el programa de fitoestabilización.
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Es importante realizar una evaluación temporal objetiva de los diferentes componentes, de forma de conocer la evolución temporal de los distintos tratamientos ensayados y de determinar sus grados de funcionalidad y autosustentabilidad. Los parámetros más relevantes se enumeran en la Tabla 4.4 y las metodologías específicas asociadas a ellos dependerán de las condiciones de sitio y de la tecnología disponible. Sin embargo, es importante enfatizar que las metodologas usadas cumplan con los criterios internacionales de aseguramiento y control de calidad. Adicionalmente, es importante enfatizar que los valores objetivo esperados para cada parámetro evaluado pueden variar de un sitio rehabilitado a otro o de un tratamiento experimental a otro, dependiendo del tipo de vegetación que se ha introducido, de la incorporación de los acondicionadores y del manejo del sitio, entre otras. La duración del plan de monitoreo del programa de fitoestabilización ejecutado depende de las caractersticas especficas del sitio de
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trabajo, tales como su ubicación, uso final y monitorear un ensayo de fitoestabilización recursos económicos disponibles, entre otros; realizado a una escala espacial más amplia sin embargo, para asegurar el éxito del pro- o en sectores distintos de un tranque (cubeta grama de fitoestabilización, es fundamental versus muros o taludes). En el caso de las la programación y la ejecución de un plan parcelas de experimentación, es adecuado de monitoreo en el corto y mediano plazo realizar monitoreos quincenales durante los tres (3 a 5 años). Adicionalmente, la frecuencia primeros meses después de la incorporación de monitoreo dependerá de si se está ejecu- de los acondicionadores de sustrato y del estatando un ensayo piloto inicial, que permita blecimiento inicial de la vegetación, seguidos afinar el programa de fitoestabilización que por monitoreos estacionales, realizados en las se ejecutará a mayor escala, o si se desea épocas o estaciones apropiadas del año. taa 4.4. Componentes con sus variables y parámetros que deberían ser monitoreados en un ensayo piloto de fitoestabilización
Cmnn
Sustratos
vaiab
paám
tmaia a mición
Geotécnicas & hidrológicas
Textura Compactación Tasa de infiltración Capacidad de retención de agua Estabilidad de los agregados Flujo estacional del agua pH Conductividad eléctrica (CE) o salinidad Contenido de materia orgánica (MO) Capacidad de intercambio catiónico (CIC) Fertilidad (N, P y K disponibles) Contenidos totales de C y N Relación C:N Metales totales Metales solubles (en agua de poro)
Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual
Químicas
Herbáceas & pastos
Abundancia Riqueza Estado nutricional
Leñosas
Establecimiento Crecimiento Estado nutricional
Microbiota
Presencia Actividad
Cobertura aérea Cobertura y profundidad de las raíces Número de especies Contenido de N foliar Contenido de metales foliar Sobrevivencia Diámetro a los 5 cm de altura Altura del vástago Profundidad de las raíces Contenido de N foliar Contenido de metales foliar Tasa de respiración Carbono de la biomasa microbiana Tasa de mineralización de carbono Degradación de hojarasca
Anual Anual Anual Anual Anual Anual Anual Anual Anual Anual Anual Inicio y anual Inicio y anual Inicio y anual Cada 6 meses o anual
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A partir de la información obtenida de él o los a gran escala, que permita la estabilización de ensayos piloto de fitoestabilización se podrá toda la superficie de un depósito de relaves decidir y definir el plan de trabajo más ade- (cubeta y muros o taludes). cuado para los distintos sectores del depósito de relaves de interés. O sea, los resultados del 4.1. Prpr l rr lensayo piloto permitirán definir el programa m l g: de fitoestabilización a gran escala con su ingeniera de detalle y costos asociados. Antes de realizar la siembra o plantación sobre un depósito de relaves es muchas veces necesario realizar distintos preparativos para crear un ambiente o superficie favorable etaPa 4: para la germinación y el establecimiento de FitoestabiLización a GRan escaLa las plantas y para construir el paisaje que La logística y los requerimientos de un pro- se desea rehabilitar. Por ejemplo, algunas grama de fitoestabilización a gran escala son, veces es necesario nivelar o reperfilar la sin duda, mayores y distintos a los involucra- superficie, para luego incorporar los acondos en la ejecución de un ensayo piloto de dicionadores adecuados a las distintas áreas pequeña o mediana escala. En esta sección del depósito de relaves (Figura 4.9). se abordan los aspectos relacionados con la ejecución de un programa de fitoestabilización Debe tenerse claro que cada sitio posee caractersticas sitio-especficas únicas que determinarán los manejos más adecuados al lugar y a los objetivos de rehabilitación (uso posterior) definidos para el programa de fitoestabilización. A continuación se describen las etapas generales para la preparación del terreno. A)
Nivelación del terreno
Un aspecto importante durante la preparación del terreno es la integración de la morfología o la topografía del depósito de relaves con en el paisaje circundante y con el objetivo final de fitoestabilización definido. Es importante que esta actividad se enmarque dentro de las regulaciones vigentes y de la ingeniera de diseño que aseguren la estabilidad estructural del depósito de relaves en el largo plazo. Figura 4.9. Superficies inadecuadas deben ser niveladas o perfiladas en etapas tempranas y según el paisaje que se desea rehabilitar a partir de la ejecución del programa de fitoestabilización a gran escala.
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En zonas con superficies suaves y moderadas, es decir con pendientes menores a 20º, las labores de preparación del terreno consistirán en la eliminación de grietas profundas, la remoción de desechos y en la generación
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de la microtopografía y de los componentes paisajísticos deseados (ej., incorporación de rocas y generación de una topografía ondulada para enriquecer el paisaje). El acceso de la maquinaria pesada a estas superficies no presenta dificultad. Sin embargo, pueden existir épocas del año más adecuadas que otras para la ejecución de estas actividades, ya sea porque los relaves están saturados de agua o porque están demasiado secos y el movimiento del material generará mucho polvo hacia la atmósfera.
siguiente es la descompactación del sustrato y la incorporación de los acondicionadores que permitirán abatir las condiciones limitantes identificadas para el sitio en cuestión. Usualmente son varios los factores limitantes que deben superarse, por lo que el uso de mezclas de acondicionadores puede ser más apropiado que el uso de acondicionadores aislados. Adicionalmente, distintas áreas del depósito pueden presentar variadas limitaciones para el establecimiento de la vegetación, por lo que se deberá trabajar cada zona en forma separada y con los En zonas con taludes escarpados o pendientes acondicionadores adecuados. mayores a 20º, como algunos muros de los depósitos de relaves, se dificultan los traba- Existen diversos aspectos de logstica que jos de adecuación del terreno. En este tipo son muy importantes de considerar y de de superficies puede ser necesario adoptar evaluar cuando se utilizan acondicionadores medidas estructurales de corrección o de orgánicos y/o inorgánicos para la rehabiliprotección para solucionar los problemas de tación in situ y a gran escala, tales como la erosión o de inestabilidad que normalmente disponibilidad, el transporte, el almacenase presentan y que algunas veces hacen miento y el mezclado. Estos aspectos deben técnicamente inviable la implantación de evaluarse antes de la ejecución del programa una cubierta vegetal a partir de los métodos de fitoestabilización a gran escala, de forma tradicionales. La remodelación consiste en de tener clara la logstica involucrada con el movimiento de sustratos, ya sean relaves el uso de los acondicionadores de interés u otros materiales como marinas o estériles, para los relaves que serán trabajados. para reducir el grado de pendiente y conseguir superficies que favorezcan posibles Disponibilidad. La disponibilidad de los tratamientos posteriores. Alternativamente, acondicionadores tanto orgánicos como la construcción de terrazas puede permitir inorgánicos puede variar de localidad en un mejor control de la escorrentía superficial localidad, por lo que es muy importante y, por ende, de la erosión. Estas son, sin determinar cuáles de ellos están disponibles embargo, medidas correctivas costosas y en en las cantidades requeridas y cuáles son muchas ocasiones de difícil ejecución por el sus características específicas, de forma de necesario empleo de maquinaria pesada y el definir una buena estrategia de uso. difícil acceso a las zonas a remodelar. Estas acciones deben ser evaluadas en cuanto a los Transporte. La logística de transporte de los beneficios obtenidos, la estabilidad estructural acondicionadores (identificación de fuentes lograda y los costos asociados. y costos de despacho) debe ser considerada en las etapas tempranas de planificación B) Descompactación del sustrato e incor- de un programa de fitoestabilización a gran escala. El transporte en camiones de poración de los acondicionadores los acondicionadores al sitio del proyecto Una vez que se ha perfilado el depósito de requiere de buenas vías de acceso, las que relaves al objetivo de rehabilitación, la etapa incluyan caminos despejados durante los
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periodos de despacho, caminos y puentes para un sustrato de pH y textura óptimos, dimensionados al peso de los camiones o una mezcla adecuada a un sustrato de y sitios con áreas adecuadas de descarga, pH ácido y con un balance deseado de C:N convenientemente niveladas y firmes. Otras de forma de reducir los riesgos de lavado consideraciones específicas pueden incluir de N. En estos casos, puede ser necesario la necesidad de una balanza adecuada para disponer de equipamiento adecuado para pesar los camiones, para controlar la do- preparar la mezcla. Dos aproximaciones sificación que será efectivamente aplicada básicas son el mezclado in situ, sobre la en terreno. Se puede requerir, en algunos superficie que será acondicionada, o el mezcasos, de camiones especializados para el clado previo ex situ, en un lugar apropiado, transporte de acondicionadores que son para luego ser trasladada al sitio de interés. altamente higroscópicos (tienen alto con- En ambos casos se requiere, sin embargo, tenido de agua), son cáusticos o tienen equipamiento de gran escala. Cuando se otras características especiales. Esto puede preparan mezclas, se debe evitar la sobreresultar en un mayor costo de transporte. mezcla, ya que se puede alterar algunas de Una distancia adecuada entre la fuente del las propiedades físicas y/o químicas de los acondicionador y el sitio del proyecto, para acondicionadores. Adicionalmente, se debe el transporte con camiones, normalmente realizar un chequeo permanente de que la varía entre los 50 y los 100 kilómetros. Para calidad de la mezcla se ajusta a lo deseado distancias mayores, el costo de transporte y que la proporción de los materiales se puede ser demasiado alto. ajusta a la definida. Almacenamiento. A menudo es necesario
Aplicación. Para algunos acondicionadores
el apilamiento temporal de los acondicio- pueden existir normativas que restringen nadores antes de su aplicación al relave. su aplicación in situ, como es el caso de Sin embargo, la estabilidad del acondicio- los biosólidos. Otra restricción deriva de nador es fundamental para la planificación la topografía del lugar; específicamente, la adecuada del almacenamiento in situ. Por pendiente del lugar es clave para la selecejemplo, la exposición a la lluvia durante ción de los acondicionadores y su forma el almacenamiento puede afectar las pro- de aplicación, ya que la topografa puede piedades del acondicionador antes de ser restringir el ingreso de maquinaria pesada. usado. Otros materiales son biológicamente Por ejemplo, la mezcla de biosólidos y ceniactivos, y sus propiedades nutricionales o zas muestra una cementación parcial al ser de olor pueden cambiar al ser almacenados. aplicada en laderas cercanas a 1:1 (100%) Algunos materiales pueden ser trabajados y, por ende, es altamente resistente al moen el área de almacenamiento, como por vimiento y a la erosión. Adicionalmente, ejemplo, algunos de los materiales pueden la planificación del proyecto debe reflejar ser comportados in situ, de forma de obtener las variaciones estacionales y sus potenel producto final deseado. ciales impactos adversos para el uso de los acondicionadores. Por ejemplo, la ma Mezclado. Los acondicionadores individua- nejabilidad del material y la trabajabilidad les pueden ser combinados con otros para del sustrato pueden ser inadecuadas en la producir características óptimas para la reha- época de lluvias, mientras que la siembra bilitación de un sitio particular. Por ejemplo, en verano puede ser inadecuada por la esel objetivo puede ser producir una mezcla casez de lluvias y las altas temperaturas. El con un contenido completo de nutrientes contenido de humedad del acondicionador
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(comúnmente reportada como porcentaje de sólidos en los biosólidos y como porcentaje de humedad en el caso de los guanos) es la caracterstica principal que dicta los procedimientos y el tiempo de aplicación. Por ejemplo, los rangos tpicos de sólidos contenidos en los biosólidos aplicados in situ van desde lodos líquidos con 2-8% de sólidos, los que pueden ser fácilmente bombeados, a biosólidos semisólidos con 8-18% de sólidos, los que también pueden ser bombeados (aunque en forma menos eficiente que los biosólidos líquidos), y lodos sólidos con 20-40% de sólidos, los que pueden ser esparcidos con carros similares a los esparcidores de guano o simplemente depositados sobre el sustrato. Básicamente, existen dos formas de aplicación de los acondicionadores: depositando el o los materiales sobre la superficie de los relaves o bien incorporándolos a los relaves. Los resultados de diversas investigaciones señalan que la estrategia más recomendable es incorporar los acondicionadores, mezclándolo con los primeros 15-20 cm de los relaves. Esto es particularmente posible en las superficies con topografías suaves. Se recomienda aplicar el material de esta forma, particularmente en el caso de los acondicionadores orgánicos, por las siguientes razones: •
•
La densidad de los acondicionadores orgánicos es baja (< 0,9 g cm-3); por lo tanto, si se aplican secos sobre la superficie de los depósitos de relaves en lugares ventosos, el material será transportado fácilmente fuera del sitio.
Al aplicar el material orgánico en la superficie, las races de las plantas establecidas tienden a desarrollarse en la capa orgánica sin traspasar hacia la capa de relaves subyacente, existiendo una escasa conexión de los materiales en la interfase enmienda/relave, por lo
que el material puede quedar expuesto a procesos erosivos. •
Para que se produzcan los procesos de adsorción y complejación de los metales solubles, y reducir as la biodisponibilidad de ellos, es necesario maximizar la superficie de contacto entre el acondicionador y los relaves. Por ende, mezclar los relaves con el o los acondicionadores favorecerá los procesos de inmovilización de los metales.
Sin embargo, en algunos casos es más adecuado aplicar el o los acondicionadores sobre el relave, ya sea por las restricciones topográficas propias del lugar (ej., muros o taludes) o por requerimientos intrínsecos del acondicionador. Por ejemplo, en el caso de los suelos de escarpe, es fundamental su aplicación superficial, de forma que el banco de semillas contenido pueda germinar en forma adecuada. En el caso de los taludes con fuertes pendientes es imposible pensar en el mezclado de los acondicionadores con el relave debido a la imposibilidad de introducir maquinaria pesada en el sitio. En estos casos, la aplicación superficial con los métodos y equipamientos disponibles para la aplicación a distancia (ej., hidrosiembra), es la única alternativa. La aplicación de la mayora de los acondicionadores requiere de la utilización de maquinaria pesada. Esto se debe, por una parte, a los grandes volúmenes de acondicionadores que deben ser movilizados y a las grandes superficies de relaves involucradas, pero también a las caractersticas propias de algunos acondicionadores. Por ejemplo, la alta densidad de los acondicionadores inorgánicos (ej. 1,2 a 1,9 g mL-1 para los suelos de escarpe y ripios de lixiviación) y el alto porcentaje de sólidos contenidos en algunos acondicionadores orgánicos, son las principales caractersticas que determinan
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distintas características de crecimiento que las especies locales. Si existe dificultad para obtener semillas comerciales o por motivos de interés de conservación de la diversidad genética del área, deben entonces obtenerse las semillas desde fuentes naturales locales, a través de colectas programadas, realizadas en terreno bajo la supervisión de Una vez que el o los acondicionadores se un experto. Debe escogerse el material a encuentran esparcidos sobre la superficie partir de plantas que se encuentren en buen de los relaves, éstos deben ser mezclados estado de salud y en el período adecuado, con los primeros 15 a 20 cm de profundi- de forma que estén maduras y secas. Las dad de los relaves, para lo cual se puede semillas húmedas rápidamente dejan de ser utilizar un arado de disco. La incorporación viables durante el almacenaje y están más de los acondicionadores orgánicos debe propensas a la infección por hongos. realizarse lo antes posible, para evitar la pérdida del material por la erosión eólica, Para colectar las semillas se debe tener la volatilización del nitrógeno o el lavado claro el período adecuado de colecta, el por la escorrenta superficial. cual puede variar considerablemente de un año a otro, dependiendo de las condiciones climáticas. Las semillas deben dejarse en la C) Obtención y preparación del material planta el tiempo suficiente para que alcancen la maduración, pero debe prevenirse que vegetal estas caigan prematuramente de la planta. Existen distintas actividades relacionadas La recolección de semillas inmaduras resulta con la obtención y preparación del material en una baja viabilidad o perodo de vida vegetal que ha sido definido para el pro- latente de la semilla. Para algunas especies, grama de fitoestabilización de un depósito el período de colección de semillas es muy de relaves de interés de rehabilitar a gran limitado. escala. Estas actividades se describen bre vemente a continuación. Información más Idealmente, la colecta de semillas debe detallada puede encontrarse en la gua de realizarse con el tiempo suficiente para Propagación de Plantas complementaria a obtener el volumen requerido para cubrir este documento. toda la superficie del depósito de relaves. En este sentido, pueden requerirse varias temporadas o años de colección de semillas Colecta de semillas. Cuando sea posible, es recomendable comprar las semillas dis- para obtener el volumen total requerido. ponibles en el comercio local. Las semillas Alternativamente, se puede planificar el comerciales son rigurosamente testeadas trabajo de preparación del sustrato y de en relación a la germinación y la pureza. siembra en etapas consecutivas, de forma de Los costos, generalmente, se compensan no agotar o acabar con el banco de semillas con los resultados obtenidos. Sin embargo, disponibles en el área de emplazamiento debe tenerse presente que las plantas pro- del depósito de relaves. venientes de semillas comerciales podran no ser del mismo genotipo representado Almacenamiento de las semillas. El almaen el área de trabajo o podrían tener cenamiento adecuado de las semillas es un el tipo de maquinaria requerida y los procedimientos de aplicación. Los materiales orgánicos que contienen 2 - 20% de sólidos pueden ser bombeados con un carro esparcidor de guano, mientras que los materiales con un 20% o más de sólidos pueden ser depositados con un camión tolva.
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paso fundamental en el proceso de obten- durante el perodo de dormancia, ya que ción de los propágalos requeridos, de forma demorarán más tiempo en germinar. de garantizar la viabilidad de las semillas desde que son colectadas hasta el momento Propagación por siembra. La siembra conen que serán utilizadas para la siembra (her- siste en depositar sobre la superficie de los báceas y pastos) o la propagación ex situ relaves acondicionados las semillas de las (leñosas). Las semillas viables son aquellas especies seleccionadas (Figura 4.10). Las semillas que están vivas y son capaces de especies que generalmente se propagan por germinar al sacarse del almacenamiento. La este medio son las herbáceas y los pastos, duración del almacenamiento es variable aunque también pueden sembrarse semillas y depende de muchos factores, dentro de de árboles y arbustos. La siembra se realiza los cuales los más importantes tienen re- sobre superficies más o menos extensas y lación con las caractersticas propias de la tiene como objetivo prioritario implantar semilla y con las condiciones ambientales, una cubierta vegetal de bajo crecimiento, tales como la temperatura y la humedad. pero densa, capaz de proteger a los relaves En general, por cada reducción en un 1% de los procesos erosivos y de otros factores en la humedad de la semilla se dobla la limitantes para el establecimiento de otras vida de ésta y por cada reducción de 5 ºC especies vegetales, tales como las temperaen la temperatura de almacenamiento, la turas extremas y la escorrenta superficial. semilla dobla su vida. Si el contenido de Un aspecto fundamental en el momento humedad en la semilla es lo suficientemente de la siembra es la colocación de la semilla alto (sobre el 30%), una semilla latente (en en el sustrato a la profundidad adecuada dormancia) germinará. Las semillas deben para su germinación y establecimiento. La ser secadas lo antes posible a un contenido profundidad óptima de siembra difiere entre de humedad por debajo del 10% y deben especies pero, en general, mientras más ser almacenadas a este contenido de hume- pequeña es la semilla más superficial debe dad todo el tiempo, de manera de evitar la ser la siembra; mientras más grande es la proliferación de hongos que destruyan las semilla más profunda debe ser su siembra. semillas. Es recomendable secar las semillas En general, la siembra a una profundidad con aire tibio y seco a una temperatura que de un centmetro es la óptima para la mano exceda los 30-35 ºC. Por ningún motivo yoría de especies nativas y endémicas. Los se deben secar las semillas directamente dos tipos de siembra posibles de usar en al sol. un depósito de relaves son la siembra en surcos y al voleo (Tabla 4.5). Tratamiento de las semillas. Para una germiSiembra en surcos: Este tipo de siembra nación adecuada es muchas veces necesario aplicar un tratamiento pregerminativo a las consiste en la utilización de un dispositivo semillas. El pretratamiento requerido puede que coloca la semilla a una profundidad específica en el sustrato. La localización variar entre especies vegetales, por lo que de la semilla en los relaves debera opes muy importante conocer esta información antes de preparar las mezclas de semillas, timizar su potencial para el contacto con de forma de aplicar los tratamientos adeel agua. Por lo tanto, la profundidad de cuados a cada especie. Las semillas pueden siembra variará con la capacidad de resembrarse sin un pretratamiento, pero esto tención de agua, la textura de los relaves, aumenta el riesgo de daño, depredación la exposición del sitio y otros aspectos o su traslado a otros sitios por animales que influyen en la humedad del sustrato. •
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Los surcos deberan colocarse a mayor profundidad en relaves arenosos, ligeros o con exposición solar directa. En relaves de textura más fina, en condiciones de humedad alta o menor exposición solar, los surcos deben realizarse a menores profundidades. Este tipo de siembra se utiliza normalmente para especies leñosas (árboles y arbustos). •
Siembra al voleo: Se considera siembra
al voleo a cualquier método de dispersión de las semillas a distancia sobre la superficie de interés, ya sea en forma manual o con la utilización de maquinaria como es el caso de la hidrosiembra. Debido a que la semilla queda expuesta
sobre la superficie, es necesario cubrirla posteriormente con una capa del mismo sustrato. La siembra al voleo es el método de siembra más comúnmente utilizado para rehabilitar grandes superficies de residuos mineros. Este tipo de siembra se utiliza normalmente para especies herbáceas y pastos. Otros aspectos fundamentales de la propagación por siembra son la época de siembra y la dosis de siembra. En el caso de la época de siembra, esta debe realizarse inmediatamente antes del periodo de mayor precipitación. La época especfica de siembra variará según el lugar geográfico y el año (seco o lluvioso), dependiendo de la distribución de la
taa 4.5 Características más importantes de la siembra en surcos y al voleo paám
simba n c
simba a
Pendiente
Menor a 15º.
No se puede efectuar en pendientes superiores a 20º.
Pluviometría
Importante, requiere de sustratos bastante húmedos, pero no saturados de agua.
Crítica. Es fundamental realizarla en la estación templada, con suficientes lluvias.
Pedregosidad
Libre de rocas y piedras.
Compactación
Ligeramente aceptable.
Inaceptable.
Dosis de siembra
Baja.
Alta.
Distribución de las semillas
Uniforme, en hileras.
Aleatoria.
Establecimiento de las semillas
Muy efectiva.
Resultados variables.
Equipamiento
Tradicional.
Método manual o mecánico.
Costo
En general es de bajo precio.
Muy barato.
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Crítica; fisuras y grietas en las piedras permiten que las semillas se introduzcan y puedan encontrar mejores condiciones microclimáticas para germinar.
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Fgr 4.10. Sistemas de siembra adecuados para distintas superficies. En taludes escarpados (superior izquierda), la hidrosiembra es una opción adecuada, mientras que en las cubetas (superior derecha) la siembra al voleo o en surcos (inferior derecha) son opciones adecuadas.
precipitación en el área. En general, para la Región de Coquimbo y la zona norte-central de Chile, los pastos germinan en invierno mientras que las herbáceas y leñosas lo hacen a comienzos de la primavera. La época de verano es demasiado seca y cálida como para promover la germinación. En programas de fitoestabilización de residuos mineros, como los depósitos de relaves, las dosis de siembra utilizadas son mucho más altas que las utilizadas para suelos agrcolas o suelos silvestres normales, de manera de compensar las menores tasas de germinación debidas a las condiciones limitantes de estos sustratos. La dosis de siembra debe determinarse en función de:
•
El tipo de especie vegetal: si se van a sem-
brar semillas de árboles o de especies nodrizas, entonces las dosis deben ser mucho menores (< 25 kg ha -1, dependiendo del peso de la semilla). Si se van a sembrar mezclas de pastos, las dosis deben ser de 25-200 kg ha -1. •
La viabilidad de las semillas: la pureza
de las semillas y su habilidad para germinar son siempre inferiores al 100%. Si la pureza es de 90% y la germinación de 80%, el porcentaje de Semillas Puras Vivas (SPV) equivale a: 90 x 80 = 72% = 720 g kg -1 de semillas comerciales 100
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•
•
El método de aplicación: si se incorpo-
Propagación vegetativa. Existen muchas
ran las semillas mediante labranza, se requiere un mnimo de 5.000 SPV m -2, si las semillas se incorporan mediante hidrosiembra se requiere un mínimo de 8.000 SPV m-2 para compensar las pérdidas por desecación o dispersión por el viento. Si la dosis de semillas es demasiado alta, puede producirse una severa competencia de las plántulas, con una consecuente reducción de la supervivencia de éstas.
especies que no se propagan fácilmente mediante siembra directa, pero pueden hacerse enraizar a partir de esquejes o estacas. La obtención de estacas comercialmente se considera un método costoso de propagación. Para la mayoría de las especies vegetales nativas y endémicas se desconoce su capacidad de propagación vegetativa. Sin embargo, diversas especies de cacatéceas columnares, como los copaos y quiscos, son normalmente propagados a través de secciones de columnas. Esta es una costumbre muy extendida dentro de la Región de Coquimbo, ya que permite construir cercos vivos o corrales para el ganado caprino.
Las condiciones del sitio: en los sitios con
condiciones hostiles, tóxicas, expuestas al sol o ubicadas en fuertes pendientes, se debe aumentar las dosis de siembra para compensar la posible pérdida de semillas.
Transplante. Todas las plantas leñosas pueden ser propagadas ex situ y trasplanta-
Es útil considerar que la mayoría de las mezclas de pastos contienen 1.000 semillas das al lugar definitivo de plantación. Estas se por gramo, por lo que 50 kg ha -1 de una desarrollan en un área protegida o cerrada mezcla de pastos resultará en una cobertura y cuando alcanzan un tamaño predetermide 5.000 semillas m-2 o bien 1 semilla por nado son aclimatadas para su plantación cada 2 cm2. al lugar definitivo. La época de plantación depende de las condiciones climáticas de Los inconvenientes o desventajas de la pro- la zona (pluviosidad, vientos dominantes, pagación por siembra se resumen en: etc.) y del tipo de vegetación a trasplantar. Lo fundamental es efectuar el trasplante Se requieren grandes cantidades de durante el período de reposo vegetativo semilla para compensar las pérdidas de las plantas. Éste período suele coincidir causadas por la depredación de los con los meses más fros de invierno, pero animales, las condiciones climáticas y evitando la época de las heladas. El trasedáficas adversas y el crecimiento de plante sólo podrá realizarse en invierno, si maleza competidora. se protegen las plantas durante los días de heladas intensas. Por el contrario, durante En la siembra, y concretamente si se efectúa el verano tampoco es conveniente trasal voleo, es difcil predecir “a priori” cuál plantar, a menos que sea factible efectuar será la distribución final de la vegetación; riegos periódicos y seguidos. La densidad las semillas “caen” sobre la superficie del y forma de la plantación depende objetivo sustrato de forma aleatoria. También se de rehabilitación, del uso propuesto y de suelen obtener densidades irregulares. las exigencias de la propia especie. Siempre debe considerarse el entorno natural donde La siembra al voleo y en surcos es más se integrará la zona a rehabilitar y tomar exigente que la plantación en cuanto a como modelo de plantación las formaciocondiciones climáticas y de sustrato. nes vegetales próximas. No se recomienda •
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trasplantar en hilera, salvo que sea para generar un plantación comercial. D)
Riego
El riego es un tratamiento costoso a grandes escalas espaciales, particularmente en los ambientes Mediterráneos de tipo árido y semiárido de la zona norte-centro del país y en las zonas aisladas y sin cursos de agua cercanos (ambientes de secano). El riego no debe considerarse como una práctica de largo plazo, sino más bien como una medida temporal para mejorar la germinación y el establecimiento de las plantas nativas y endémicas. Idealmente, el desarrollo y la sustentabilidad de la formación vegetal rehabilitada deben llevarse a cabo bajo las condiciones climáticas naturales del lugar, con apoyo de riego sólo al inicio.
Diversos factores determinan la necesidad de riego y la cantidad de agua que debe ser aplicada en un programa de riego. En general, el uso del riego para el establecimiento inicial de la vegetación es imprescindible en
áreas que reciben precipitaciones anuales de 250 mm o inferiores. Adicionalmente, el riego debe considerarse en áreas que tienen precipitaciones limitadas durante la época de crecimiento o en años secos, a fin de ayudar al establecimiento de las plantas. La cantidad de agua de riego aplicada debe ser suficiente para permitir el establecimiento de la vegetación nativa y endémica. En cuanto a las limitaciones hídricas regionales, es importante considerar que éstas son liberadas temporalmente por los años infrecuentes asociados a la ocurrencia del fenómeno El Niño-Oscilación del Sur o ENSO en sus siglas en inglés. Estos eventos que ocurren cada 5 a 7 años permiten la ocurrencia de mayores precipitaciones, las que contribuyen mayoritariamente a la regeneración de la vegetación (Figura 4.11). Los eventos ENSO pueden ser actualmente predichos en forma bastante precisa. Por ende, los años ENSO podrían ser aprovechados para las etapas iniciales de establecimiento de la vegetación en terreno de los programas de fitoestabilización. Mayores antecedentes sobre el clima y de la Región
Fgr 4.11. Cambios dramáticos en el desarrollo y regeneración natural de la vegetación en un área de secano de la Región de Coquimbo durante un año seco (izquierda) y un año lluvioso (derecha) debido a la ocurrencia del fenómeno El Niño-Oscilación del Sur o ENSO. El establecimiento de la vegetación sobre un depósito de relaves manejado a gran escala a través de un programa de fitoestabilización sería más adecuado y menos costoso realizarlo en un año con alta ocurrencia de lluvias, como en los años ENSO. Fotografías gentileza de Alex Cea Villablanca.
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de Coquimbo, como caso ejemplificador, se entregan en la gua complementaria a este documento titulada Marco Ambiental y Relaves Mineros Abandonados.
establecimiento de las especies nativas y endémicas de interés, ya que son menos competitivas. Adicionalmente, el crecimiento demasiado rápido de las plantas leñosas puede llevar a la formación de maderas blandas, lo que redunda en poca resistencia a los vientos naturales, con la consecuente pérdida de plantas en las épocas ventosas del año. Además, si se aplica el riego frecuentemente y en pequeñas cantidades es muy probable que las plantas establecidas desarrollen sistemas radicales de baja densidad y escasa profundidad. Estas plantas no serán capaces de sobrevivir durante periodos extensos de sequía después de eliminar el riego; este tipo de riego puede, además, redundar en la salinización del sustrato (Figura 4.12), con los consecuentes efectos negativos para la vegetación que se intenta establecer. El riego se debe efectuar en las primeras horas de la mañana o las últimas horas de la tarde y nunca coincidiendo con das de fuertes vientos, para evitar una evaporación intensa del agua. Finalmente, si la calidad del agua de riego no es la adecuada (ej., altos contenidos de sales o de metales) el crecimiento de las plantas será afectado negativamente, ya sea por toxicidad directa o por toxicidad indirecta debida a la salinización del sustrato.
Con respecto a la herbivora y la presión humana, algunos experimentos de exclusión han mostrado una gran recuperación de los estratos herbáceos y arbustivos, demostrando de este modo el efecto negativo de estas presiones sobre la vegetación nativa. Si se suprime temporalmente la herbivora y además se aprovecha el efecto beneficioso de las lluvias en los años con ocurrencia de ENSO, se aumentarían significativamente las posibilidades de éxito en un programa de fitoestabilización. Esto reducira la dependencia y los costos asociados a mantener riego constante durante la etapa inicial de establecimiento de la vegetación, especialmente en ambientes de secano. Prácticas de riego. Las dosis especficas de
riego y la frecuencia de aplicación del agua dependerán del microclima, la profundidad de las aguas subterráneas, las características del sustrato, la densidad de vegetación deseada, los requerimientos de agua por parte de las especies vegetales y el uso de acondicionadores de sustrato que ayuden a retener por más tiempo la humedad, entre otros. •
Cuando el riego no se realiza en forma adecuada se pueden presentar efectos negativos en lugar de positivos. Por ejemplo, si se aplica un exceso de agua de riego, la formación vegetal será más productiva que bajo las condiciones normales de pluviometría, por lo que podría producirse una regresión de la vegetación cuando se elimine el riego, particularmente si coincide con un año de sequía. Adicionalmente, si se aplica un exceso de agua, se estimulará el crecimiento de las plantas de crecimiento rápido, como las malezas, lo cual podría obstaculizar el
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Cuando el riego se efectúa apropiadamente, se mejora y se reduce el tiempo de establecimiento de la vegetación, se mejora el control de la erosión y se extiende el periodo de plantación. Además, las plantas establecidas serán más vigorosas y menos susceptibles a las presiones ambientales durante las primeras etapas del establecimiento.
Sistemas de riego. Básicamente, existen dos
sistemas de riego automatizados disponibles para la rehabilitación a gran escala de
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depósitos de relaves (Tabla 4.6). El primero requerimientos de mantención son mayores. es el riego por aspersión y el segundo es el Cuando no es posible instalar un sistema de riego por goteo (Figura 4.13). El riego por riego automatizado, una alternativa es realizar aspersión utiliza cabezales de aspersión por el riego en forma manual, mediante camiones impacto que aplican uniformemente el agua cisterna o aljibe equipados con motobomba sobre la tierra. Este método es adaptable a y manguera (Figura 4.13). una topografa irregular; el agua y algunos fertilizantes pueden ser aplicados simultáneamente; se requiere mínima filtración de agua; el equipo tiene larga vida y el mantenimiento es mnimo, pero el costo de instalación es alto. El riego por goteo es la aplicación de agua a través de un sistema de presión y de bajo volumen. El agua gotea sobre la superficie del terreno a través de pequeños emisores o aberturas en la tubera plástica. Esta técnica aplica el agua en áreas muy localizadas, específicamente donde se están estableciendo los arbustos y los árboles. Esta alternativa de riego utiliza menos agua que Figura 4.12. Salinización superficial de un depósito el riego por aspersión, pero las desventajas de relaves por riego inadecuado (alta frecuencia de son que requiere agua altamente filtrada, el riego y poco volumen). tiempo de vida del equipo es limitado y los Fotografía gentileza de José Antonio Olaeta
Fgr 4.13. Sistemas de riego automatizados por aspersión (superior izquierda) y por goteo (superior derecha) y riego manual con camión aljibe equipado con motobomba y manguera (inferior).
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4.2. Mr mj prr
o la transferencia de metales a través de las tramas tróficas o alimenticias.
Las prácticas de monitoreo y de manejo de mediano y largo plazo deben considerarse El plan de monitoreo consiste en un progracomo una parte integral del programa de ma preestablecido de inspecciones visuales fitoestabilización y deben planificarse desde periódicas y de evaluaciones cuantitativas un comienzo. Una vez que se ha estable- temporales de distintos parámetros del cido la cobertura vegetal estabilizadora de sistema fitoestabilizado. Los parámetros corto plazo debe comenzar a operar el plan y variables a monitorear son las mismas de monitoreo y las prácticas de manejo de indicadas en la Tabla 4.5 para los ensayos mediano y largo plazo. pilotos de fitoestabilización. En el caso de proyectos realizados a gran escala superfiA) Monitoreo cial, es recomendable realizar monitoreos quincenales durante los 3 primeros meses Es necesario monitorear: (1) la adecuada después de la incorporación de los acondifertilidad del sistema, (2) la evolución hacia cionadores de sustrato y del establecimiento una formación vegetal autosustentable y inicial de la vegetación, seguidos por mo(3) la estabilidad química del sistema cons- nitoreos dos veces al año, coincidiendo truido, de forma de evitar la ocurrencia de con el inicio y término de la estación de problemas ambientales secundarios tales crecimiento de las plantas; o sea, con las como la generación de ácido, la liberación estaciones climáticas más influyentes para de metales tóxicos, la acumulación de sales la vegetación y la actividad biológica en
taa 4.6 Ventajas y desventajas de las técnicas de riego automatizadas posibles de utilizar en programas de fitoestabilización a gran escala de depósitos de relaves sima ig
Goteo
Aspersión
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vnaja
dnaja
– Se usa 1/3 de agua menos que el riego por aspersión. – La evaporación de agua es mínima. – Produce el lavado de sales en las zonas con alto contenido en carbonato de calcio (CaCO3).
– La efectividad del sistema está condicionada a la calidad del agua (sedimentos, sales, etc.). – Necesidad de mantenimientos periódicos. – Sistema poco móvil. – Corta vida de los equipos de riego. – Uso limitado en zonas de alta densidad de plantación. – Sistema costoso.
– Sistema flexible y móvil: se puede colocar donde se requiera. – La vida media del equipo es más larga que la del sistema por goteo. – Requiere menor mantenimiento. – Sistema más económico. – No está limitado por la densidad de plantación.
– El agua se evapora más fácilmente. – Se necesitan grandes cantidades de agua. – Se debe aplicar con mayor frecuencia, lo que puede resultar en la salinización del sustrato.
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general. Por ejemplo, en ambientes con clima Mediterráneo árido y semiárido como la zona norte-centro de Chile, estos dos monitoreos deben realizarse a comienzos de otoño y a fines de la primavera.
del sitio rehabilitado, tales como ubicación, uso final del sitio y recursos económicos disponibles, entre otros; sin embargo, para asegurar el éxito del programa de fitoestabilización, es fundamental la programación y ejecución de un plan de monitoreo en el La inspección visual periódica del sitio fitoes- corto, mediano y largo plazo. Como antetabilizado permite la identificación rápida de cedente general, es recomendable realizar posibles alteraciones del sistema construido monitoreos quincenales durante los 3 priartificialmente. Por ejemplo, la identificación meros meses después de la incorporación de zonas despobladas (sin vegetación), el de los acondicionadores de sustrato y del decaimiento progresivo de la vegetación, la establecimiento inicial de la vegetación, ocurrencia de malformaciones foliares y la seguidos por monitoreos dos veces al año, presencia de especies no deseadas, son sín- coincidiendo con el inicio y término de la tomas visuales evidentes de alteraciones. En estación de crecimiento de las plantas; o sea, estos casos es necesario realizar un estudio con las estaciones climáticas más influyentes más detallado de las zonas con problema, para la vegetación y la actividad biológica el que determine sus causas y permita as en general. Por ejemplo, en ambientes con tomar medidas correctivas. clima Mediterráneo semiárido como la zona centro-norte de Chile, estos dos monitoreos Las evaluaciones cuantitativas temporales deben realizarse a comienzos de otoño y a permiten verificar en forma objetiva la evo- fines de la primavera (Tabla 4.5). lución del sistema construido artificialmente hacia los objetivos definidos de manera B) Manejo posterior inicial y detectar temprana y oportunamente cualquier problema que aparezca Los principios básicos de la rehabilitación secundariamente, ya sea por la reaparición de formaciones vegetales artificiales a través de aquellos factores limitantes identificados de programas de fitoestabilización son los inicialmente en el sitio o por la aparición mismos principios básicos de las sucesiones de efectos no deseados que no fueron con- ecológicas o de los procesos naturales que siderados originalmente en el programa de permiten la recuperación de un ecosistema fitoestabilización, tales como la presencia preexistente en un área que ha sufrido una de animales herbívoros, la aparición de perturbación. plagas y la movilización de metales desde el sustrato a napas profundas o a los tejidos Las perturbaciones sobre ecosistemas aéreos de la vegetación establecida en el naturales, tales como el volcanismo o sitio rehabilitado. Las evaluaciones cuantita- los incendios, pueden degradar en distivas involucran la toma de muestras desde tintos grados los ecosistemas presentes las zonas rehabilitadas, tanto del sustrato (Figura 4.14). Cuando la degradación incomo de la vegetación, y el análisis de ellas volucra sólo a las comunidades biológicas según los criterios de evaluación definidos dejando el suelo inalterado, como en el caso de los incendios, hablamos de procea priori (Tabla 4.4). sos sucesionales secundarios. Sin embargo, La duración del plan de monitoreo del cuando la alteración es total, incluyendo programa de fitoestabilización ejecutado las comunidades biológicas y al suelo o al depende de las caractersticas especficas medio físico, como en una barrida de lava
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o después de la depositación de estériles mineros, donde el sustrato incorporado es prácticamente equivalente a la roca madre o a un material estéril que no constituye un suelo, entonces hablamos de procesos sucesionales primarios (Figura 4.14).
desde un sistema simple a uno estructural y funcionalmente complejo, qué factores restringen o facilitan el proceso de recambio temporal de especies, cuáles son las reglas de ensamblado y los procesos de formación de suelo involucrados, constituyen aspectos claves para el éxito de los programas de La recuperación natural de áreas perturbadas rehabilitación de depósitos de relaves. a través de procesos sucesionales primarios o secundarios es muy lenta y puede tomar Una vez que se ha reconstruido artificialmenentre cientos y miles de años (Figura 4.14). te una formación vegetal inicial, en el corto Este proceso es muy complejo e involucra plazo, será importante introducir nuevas espeprocesos de formación de suelo (en el caso cies leñosas en el mediano plazo, adecuadas de las sucesiones primarias) y de entrada a las nuevas condiciones microambientales y reemplazo de las especies biológicas a generadas, tales como especies tolerantes a través de estrictas reglas de ensamblado la sombra. En este caso, es importante conde especies y grupos de especies en una siderar los efectos y rendimientos a corto, escala temporal. A lo largo de la sucesión se medio, y largo plazo en la valoración de las van produciendo cambios microclimáticos especies alternativas que son seleccionadas. y edáficos que determinan cuáles especies Las prácticas de manejo posterior, con la iningresan primero y cuáles después al siste- troducción de especies vegetales secundarias, ma en recuperación. O sea, existen reglas permite aumentar la biodiversidad vegetal y de ensamblado, las que dependen de los la complejidad ecológica del sistema recreado requerimientos ambientales de las distintas artificialmente. En otras palabras, es imporespecies vegetales y de los cambios micro- tante que el sistema rehabilitado a través ambientales que se van sucediendo en el del programa de fitoestabilización tienda a tiempo. De esta forma, a medida que el la máxima diversidad biológica, actividad y tiempo transcurre, el ecosistema se va com- complejidad de organización compatible con plejizando y enriqueciéndose en términos los objetivos propuestos. Adicionalmente, de la diversidad biológica representada. se deben aplicar principios de optimización amplios que tiendan a lograr: En el caso de la rehabilitación realizada a través de programas de fitoestabilización lo La mayor supervivencia y sustentabilidad que se pretende es la recuperación artificial de la vegetación en el tiempo. de una formación vegetal similar a la natural existente en el área, pero en perodos de La más alta capacidad de amortiguación de tiempo mucho menores (ej., décadas), de la vegetación y del sustrato, de forma de forma de lograr la rápida estabilización del asegurar la rehabilitación de una formación sitio, deteniendo los procesos de degrada vegetal robusta (poco frágil) y que permite ción ambiental, tales como pérdida de la una disminución efectiva de los riesgos vegetación, erosión del suelo por el viento o ambientales de los relaves postoperativos. la lluvia, y reduciendo los riesgos ambientales asociados a la dispersión de los metales En el mediano y largo plazo, será fundamental contenidos en los relaves, entre otros. Por contar con las herramientas adecuadas para ello, el conocer qué determina el desarro- evaluar objetivamente el grado de éxito lollo de un ecosistema natural determinado, grado. La apreciación observacional o a ojo •
•
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PERTURBACIÓN
Acopio de estériles
Volcanismo
SUCESIÓN PRIMARIA Eliminación del suelo y de toda la comunidad biológica SUCESIÓN SECUNDARIA Eliminación de parte o toda la comunidad biológica
Incendios Construcción de caminos
Volcanismo
Colonización
Especies Pioneras
100 – 1000 años
Vegetación de Transición
Vegetación Madura
Fgr 4.14. Las perturbaciones producidas por fenómenos naturales o antrópicos resultan en cambios importantes en los ecosistemas naturales, gatillando fenómenos sucesionales o de recuperación ya sea primarios o secundarios. Los procesos sucesionales o de recuperación natural del ecosistema toman normalmente entre siglos y milenios y consisten en la colonización inicial por especies pioneras, altamente tolerantes a las condiciones iniciales del sitio. Estas especies generan cambios microambientales, los que permiten la entrada de otras especies al sistema. Así, el sistema va evolucionando lentamente hacia el ecosistema preexistente en el área impactada.
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desnudo no es suficiente ni apropiada para evaluar si tanto la estructura como la función de un ecosistema han sido restablecidas a los niveles deseados. Es así como se han propuesto a nivel internacional cinco criterios básicos de evaluación del éxito de un programa de rehabilitación de un ecosistema silvestre: •
•
•
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Sustentabilidad. El sistema creado ¿es capaz de perpetuarse a s mismo o requiere de mantención al largo plazo? Invasibilidad. El sistema creado ¿es capaz de resistir la invasión de especies exóticas o introducidas? Productividad neta. El sistema creado ¿es igualmente productivo que un ecosistema natural? Retención de nutrientes. El sistema creado ¿pierde más o menos nutrientes que un sistema natural o está en equilibrio?
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Interacciones bióticas. ¿Se han restituido las especies claves que aseguren la estructura y funcionalidad del ecosistema que se deseaba construir, tales como presencia de polinizadores y de microbiota descomponedora?
Finalmente, es importante tener siempre presente que los fallos en el logro de los objetivos establecidos inicialmente se deben principalmente a la inestabilidad creada ya sea por la generación de estructuras ecológicamente inadecuadas o por los fenómenos adversos inesperados o impredecibles. Cuando se trabaja en sistemas naturales abiertos, existen siempre imprevistos o situaciones no controlables, por lo que es fundamental considerar desde el inicio del proyecto un capital de riesgo que permita mantener una alta adaptabilidad técnica y económica en el manejo, tanto en el corto como en el mediano y largo plazo.
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