En el marco del “Ciclo de entrevistas a Investigadores/as Directores/as de Proyectos/Laboratorios de la Facultad” hoy dialogamos con la Dra. Natalia Marchevsky, Directora del Proyecto de Investigación “CARACTERIZACIÓN Y RECUPERACIÓN DE METALES A PARTIR DE DESECHOS MINEROS” del Departamento de Minería.

En el año 2009, la profesional realizó el muestreo de sitios mineros abandonados en la provincia de San Luis. En aquel momento iniciaba sus estudios de posgrado y a partir de esas muestras logró caracterizar e identificar microorganismos oxidantes de hierro y azufre en el Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales CINDEFI, (UNLP-Conicet) en la ciudad de La Plata. A fines del 2014, la Dra. Marchevsky volvió a San Luis y en el 2015 comenzó a proyectar una nueva temática de investigación en el Departamento de Minería de la FCFMyN, relacionada a estos sitios mineros.

¿Cuál es la disciplina que actualmente aborda su proyecto de Investigación?

Nuestro proyecto estudia los desechos de minerales (relaves, escombreras, etc.) que pertenecieron a antiguas minas metalíferas explotadas y actualmente se encuentran en estado de abandono en la Provincia de San Luis. Determinamos los minerales presentes, el contenido de metales y a partir de ensayos vemos la posibilidad de recuperar metales de interés económico. También, analizamos las consecuencias ambientales que podrían tener estos desechos, dado que la mayoría se encuentra en cercanías de cursos naturales de aguas.

¿Qué los lleva a buscar y recuperar metales en desechos mineros?

Hay varios aspectos a considerar. Por un lado, las leyes (contenidos metálicos) de los yacimientos primarios que se explotan actualmente han disminuido drásticamente en los últimos cien años, por ello es muy importante buscar recursos alternativos que permitan ayudar a satisfacer la demanda creciente de metales por parte de la sociedad, además de contribuir al desarrollo de una actividad minera sostenible. Las antiguas explotaciones dejaron desechos que hoy son importantes de evaluar en términos económicos y también ambientales.

Los procesos separativos a los que fueron sometidos estos minerales no fueron seguramente tan eficientes como los procesos que disponemos en la actualidad, dado que las técnicas empleadas se han perfeccionado. Además, hoy contamos con nuevos procesos y tecnologías más modernas, como los procesos hidrometalúrgicos, que podrían implementarse para recuperar metales a partir de estos desechos.

 ¿Qué tipo de contaminación generan estos desechos (pasivos ambientales)?

El principal riesgo es la generación de drenajes ácidos a partir de los minerales presentes. La pirita (sulfuro de hierro), es uno de los sulfuros más abundantes en los depósitos minerales. Este mineral cuando es expuesto durante largos períodos de tiempo a condiciones atmosféricas, aire y agua, se oxida y genera aguas ácidas. Estos drenajes ácidos, al entrar en contacto con determinados minerales, son capaces de solubilizar y movilizar cationes metálicos, los cuales pueden migrar y contaminar cursos naturales de agua, suelo, flora, etc. La oxidación química de la pirita es favorecida por la presencia de ciertos microorganismos oxidantes de hierro y azufre que están presentes en este tipo de ambiente.

¿Cuáles son los antecedentes que impulsaron esta línea de investigación en la Facultad?, ¿En qué año se  inició? , ¿Hubo impulso/apoyo de algún programa nacional, externo o internacional en la formación de recursos humanos de su grupo de investigación?

En el año 2009, realicé el muestreo de sitios mineros abandonados en la provincia de San Luis. En aquel momento comenzaba mis estudios de posgrado y a partir de muestras de pasivos ambientales de la provincia de San Luis logramos aislar, caracterizar e identificar microorganismos oxidantes de hierro y azufre. Posteriormente, utilizamos estos microorganismos para hacer el pre-tratamiento de un concentrado de oro refractario, el cual nos permitió alcanzar mayores recuperaciones de este metal. Estos trabajos los realicé en el Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales CINDEFI, (UNLP-Conicet) en la ciudad de La Plata, fueron parte de mi tesis doctoral y estuvieron bajo la dirección del Dr. Edgardo Donati. A fines del 2014 volví a San Luis y en el 2015 comencé a trabajar en el Departamento de Minería y a delinear las nuevas perspectivas de trabajo en investigación. En el año 2018, postulamos este proyecto que gracias a la ayuda y colaboración de investigadores de otras unidades académicas e institutos de investigación hemos podido sostener e ir ampliando los alcances del mismo. En este punto quiero destacar y agradecer la colaboración especial del Dr. Jorge González (INTEQUI), Dra. Belén Roquet (Departamento de Geología) y el Dr. Ernesto Perino (INQUISAL).

¿Es posible que describa cuáles zonas de San Luis están afectadas por los pasivos mineros?

En San Luis, los principales pasivos ambientales se encuentran en las Sierras Centrales de San Luis, donde se llevaron a cabo las mayores labores extractivas relacionadas a minerales de oro, plata, plomo, wolframio, etc.

¿Se puede predecir la contaminación que podrían producir los minerales que se almacenarán como desecho?

Sí, existen diferentes pruebas de laboratorio que permiten simular el comportamiento de este tipo de muestras cuando son sometidas a condiciones atmosféricas durante mucho tiempo. Con estas pruebas se puede predecir la ocurrencia de drenaje ácido, disolución de metales, etc. A partir de la información que brindan estos ensayos es posible minimizar y en algunos casos evitar la generación de drenajes ácidos.

¿Cuáles serían los beneficios económicos de recuperar metales a partir del tratamiento de pasivos ambientales?

En general, se estima que obtener metales a partir de una mena secundaria supone un ahorro energético de entre el 40 y 60% de los costos que demandaría la producción del metal a partir de una mena primaria (yacimiento). En el caso de los pasivos ambientales, el principal ahorro tiene que ver con que el mineral ya se encuentra molido y con ello se puede prescindir de la etapa de molienda en su reprocesamiento. La molienda es justamente la etapa que demanda el mayor consumo de energía y tiene los costos más altos dentro del procesamiento de minerales.

¿Qué técnicas amigables con el medio ambiente se pueden utilizar para procesar los pasivos ambientales? ¿Actualmente se utilizan en Argentina?

La disminución de los contenidos metálicos presentes en las menas que se explotan actualmente ha producido importantes transformaciones en el procesamiento de minerales y en la metalurgia extractiva. Esta situación ha llevado al desarrollo e implementación de nuevos procesos más eficientes para el tratamiento de minerales de baja ley. Entre estos se destacan los pertenecientes al campo de la hidrometalurgia y en especial la biolixiviación, que consiste fundamentalmente en la utilización de microorganismos que facilitan la disolución de metales.

En nuestro país, aún no se han implementado los bio-procesos a escala industrial para la recuperación de metales. Sin embargo, Chile, principal productor de cobre del mundo, produce entre un 20 y 30% de este metal a través de este tipo de procesos. 

¿Cómo se vincula su Proyecto con institutos y universidades de Argentina y otros países?

Nuestro proyecto tiene vinculación con el grupo que dirigía la Dra. Alejandra Giaveno y recientemente la Mg. Patricia Chiacchiarini en la Universidad Nacional del Comahue, sede Neuquén; quienes trabajan en la temática de pasivos ambientales mineros, bio-procesos aplicados a la recuperación de minerales y remediación ambiental. También con el grupo de trabajo que dirige la Dra. Begoña Fernández Pérez de la Universidad de Oviedo (España), quien tiene a cargo un grupo de investigación en la temática y con quien estamos llevando adelante la formación de recursos humanos en forma conjunta.

En la actualidad, los países están concentrando sus proyectos de financiamiento alrededor de los Objetivos de Desarrollo Sostenible. Desde su área de investigación, la formación de profesionales se integra en un todo con los ODS.

¿Puede ampliar sobre cómo hacen su contribución al desarrollo sostenible global?

El proyecto es aún muy reciente, pero desde luego la temática está vinculada al desarrollo sostenible de la actividad minera. El objetivo es lograr el máximo aprovechamiento de los recursos minerales, y al mismo tiempo disminuir el impacto ambiental que puede provocar este tipo de desechos en su entorno. 

En el marco del “Ciclo de entrevistas a Investigadores/as Directores/as de Proyectos/Laboratorios de la Facultad” hoy dialogamos con la Dra. Ana Vidales, Directora del Proyecto de Investigación “COMPACTACIÓN, SEGREGACIÓN Y FLUJO DE MATERIALES GRANULARES Y SUS APLICACIONES” del Departamento de Física.

La profesional conoció su línea de investigación a partir de un seminario en medios granulares que realizó, aconsejada por el Dr. Giorgio Zgrablich, en España durante el año 1994. A partir de allí se interesó en fenómenos que aparecían cuando los medios granulares eran puestos en movimiento.

¿Cómo describe la disciplina que actualmente aborda su Proyecto de Investigación?

Nuestro proyecto pertenece a un área de la Física que se llama “materia blanda” o “medios no consolidados”. En particular, estudiamos el comportamiento de medios granulares, es decir, todos aquellos materiales compuestos por partículas sólidas rodeadas por un fluido. Ejemplos…muchísimos. La arena, los alimentos que encontramos a granel en un comercio, los polvos farmacéuticos, los lechos de los ríos, muchos materiales para la construcción, entre miles de ejemplos.

¿Cómo se origina esta línea de investigación en la Facultad? ¿Hubo impulso/apoyo de algún programa nacional, externo o internacional en la formación de recursos humanos de su grupo de investigación?

Conocí esta línea de investigación a partir de un seminario en medios granulares que realicé en Granada, España en 1994, dictado por el Dr. Hans Herrmann, reconocido experto mundial en el tema. Asistí a ese seminario por consejo de mi director de Tesis de Doctorado, el Dr. Giorgio Zgrablich. Allí me interesaron mucho los fenómenos que aparecen cuando los medios granulares se ponen en movimiento. Pero aún no terminaba mi doctorado. Recién retomé la posibilidad de estudiarlo en el año 1998, cuando hice una pasantía de un mes en New México, USA, junto al Dr. Kenkre, en técnicas de simulación. Sin embargo, hasta el año 2003, sólo me dedicaba parcialmente a la temática, desarrollando modelos de simulación por computadora de algunos problemas de compactación de granos.

¿Y cómo surge presentar un proyecto de corte experimental?

Fue en ese año 2003 en el que decidí presentar un proyecto de corte experimental en el tema de medios granulares, con aplicación a problemas mineros. ¿Por qué? Porque surge la necesidad, en el Departamento de Física y en la FCFMyN, de ampliar las temáticas de estudio para incrementar la oferta de temas de investigación en el marco del Doctorado en Física, ésto a instancias de la CONEAU, cuando nuestro Doctorado fue categorizado como B.

¿Se incorporaron profesionales de otras disciplinas?

En ese momento presenté un proyecto junto con docentes del Departamento de Minería donde estudiábamos la estabilidad de taludes de rocas de distinta naturaleza. Era un proyecto promovido (PROIPRO) y fue financiado por nuestra Facultad. Luego de 3 años de funcionamiento, el proyecto deviene en PROICO (Proyecto Consolidado), manteniendo la misma temática.

Actualmente, el estudio de los medios granulares representa un gran impacto en la investigación y en el desarrollo de nuevas tecnologías aplicadas a distintas industrias y sistemas productivos, ¿Puede comentarnos los campos de aplicación que desde el Laboratorio de Medios Granulares del Instituto de Física Aplicada “Dr. Jorge Andrés Zgrablich” se abordan?

Nuestro Proyecto se inserta dentro del INFAP (Instituto de Física Aplicada) y, por lo tanto, siempre hemos buscado los problemas que tengan que ver con aplicaciones lo más cercanas posibles a la problemática local. Como te contaba, comenzamos a trabajar en colaboración con docentes del Departamento de Minería, estudiando la estabilidad de taludes de granos rocosos de distinta naturaleza, flujo de arenas puzolánicas (usadas en la producción de cemento) y caracterización de rocas de aplicación (granitos y lajas) para uso en hormigones no estructurales.

Por otra parte, los problemas de segregación por tamaño de granos, son de aplicación directa a las pilas de pre-homogeneización de materiales, es decir, cuando querés mezclar entre sí granos de materiales con distinta composición química en un apilamiento.

En nuestro Proyecto se han concluido cuatro Tesis de Doctorado en Física que tienen, todas ellas, una parte experimental aplicada a problemas concretos de la Industria de la Construcción, Minería o del Cemento.

En los últimos años nos hemos dedicado mucho al tema de descarga en silos. Como se sabe, los silos se utilizan mucho en diferentes etapas de producción en distintas industrias, desde la farmacéutica hasta la de alimentos. En este sentido, han trabajado con nosotros varios estudiantes de Ingeniería (en Minas y en Alimentos) y estudiantes de Física, para llevar adelante sus trabajos finales de grado.

¿Cuál es el tema de investigación más reciente dentro del Laboratorio?

El tema más nuevo dentro del Laboratorio es el de resuspensión de partículas micrométricas (llamadas aerosoles) y lo estamos desarrollando con simulaciones numéricas con muy buenos resultados. En este sentido, desde 2017 empezamos una intensa colaboración con investigadores del Instituto de Radio-protección y Seguridad Nuclear de Francia (IRNS) que realizan experimentos de resuspensión de partículas de grafito para aplicarlo a la seguridad en caso de un accidente de pérdida de presión o de pérdida de refrigerante en un reactor nuclear. Nosotros aprovechamos su experiencia para desarrollar aquí algunos experimentos con partículas de polvo, dado que, para nuestra región la contaminación por resuspensión de partículas de polvo es importante.

¿En qué grado ha impactado o impacta en el desarrollo de sus investigaciones, el avance en la tecnología y precisión de los equipos e instrumental que hoy se encuentran disponibles?

En este sentido hay varios ejemplos. Muchas de las experiencias de laboratorio que realizamos se filman con cámara rápida. Una vez analizado el material con un software adecuado, se puede estudiar detalles del movimiento de los granos que, de otro modo, sería imposible. Por ejemplo, si filmás la caída de los granos a la salida de un silo de paredes transparentes, podés obtener los perfiles de velocidad de los granos y caracterizar el flujo de un modo muy detallado.

Nuestro Laboratorio cuenta con esta tecnología. Además, la presencia de humedad en un medio granular puede cambiar drásticamente sus propiedades (sólo imaginate cuando el azúcar se humedece). Entonces, la determinación de la humedad en el medio es crucial para muchos experimentos. Contamos con una balanza de alta precisión que determina el porcentaje de humedad presente en una muestra y que puede ser programada con una rampa de calentamiento particular de acuerdo a las necesidades.

En nuestros experimentos, es muy importante poder conocer la forma y distribución de tamaño de los materiales granulares que usamos. Por eso, contamos con una lupa binocular para ese fin. Sin embargo, recientemente, hemos comprado un equipo de última generación para medir automáticamente todas las características de geometría y tamaño de granos desde un micrón hasta 2 milímetros. Esto nos permitirá avanzar enormemente en todas nuestras investigaciones.

Todo el equipamiento que hemos adquirido es a través de proyectos de la UNSL, del CONICET y de la Agencia.

El INFAP ocupa un lugar destacado por su contribución de capital humano dedicado a I+D. Desde los proyectos gestionados por su grupo de investigación, ¿Cómo se promueve el fortalecimiento de la formación y cuál ha sido el aporte a la formación de becarios y científicos?

Como te contaba antes, nuestro Laboratorio depende del INFAP (CONICET) y de la UNSL. Desde ambas Instituciones se promueve la formación de grado y de posgrado de manera muy intensa.

Por un lado, mediante la provisión de subsidios a la investigación, con los que podemos mantener los Laboratorios, obviamente dentro de las limitaciones presupuestarias conocidas por todos. Por otro lado, el sistema de becas de CyT y de CONICET, permite que los estudiantes se acerquen a trabajar en temas de investigación que les permiten formarse como Licenciados o Ingenieros, iniciando su interés en lo científico y, en muchos casos, accediendo a un Doctorado que los ubica en la antesala de la carrera científica. En este sentido, nuestro Laboratorio ha dado lugar a 5 Tesis de Doctorado (4 finalizadas y una en curso), a 10 tesinas o trabajos finales de Ingeniería o de Licenciatura (3 en curso) y a formar varios pasantes de grado y de posdoctorado.

¿Cuáles acciones o resultados han sido los mayores hitos en los que ha participado su grupo de investigación?

Llevar adelante una temática novedosa, en la que hay pocos grupos en el país que se dedican a la misma, ha sido desde el comienzo un desafío. Empezamos desde cero y, hoy en día, somos reconocidos a nivel internacional por nuestros trabajos y recientemente formo parte de la Association pour l’Etude de la MicroMécanique des Milieux Granulaires” (AEMMG) que congrega a conocidos especialistas en medios granulares de todo el mundo. 

Por otra parte, dos de nuestros Trabajos Finales de Licenciatura en Física, han sido reconocidos con el Premio Másperi de la Asociación de Física Argentina (AFA), que se entrega año a año a la mejor tesina del país defendida en dicho año. Una de nuestras Tesis de Doctorado ha recibido una mención especial en el premio Giambiagi de la AFA, que se otorga a la mejor Tesis de Doctorado en Física del País. Nuestros estudios sobre hormigones sirvieron de base para la formulación del Proyecto de Unidad Ejecutora del INFAP, “Recuperación de pasivos ambientales en la Provincia de San Luis para procesos industriales de interés regional”, del cual soy Asesora Científica. Esto da lugar al nacimiento de una temática promisoria para el desarrollo de nuevos materiales a partir de desechos plásticos, formando RRHH capaces de desarrollar otros proyectos de la FCFMyN en esa misma línea.

¿Cuáles son los desafíos a futuro que tiene el Proyecto?

En la actualidad, te diría que tenemos un gran desafío a futuro que es el de consolidar aún más nuestro Laboratorio ampliando el rango de tamaño de partículas que podemos analizar. Esto acrecentaría las temáticas que somos capaces de estudiar, trayendo como parte de nuestra experticia un tema como el de la contaminación de ambientes por resuspensión de partículas, problema muy importante en nuestra región.