Rendimiento de sorción del suelo utilizando duraflex como aditivo del cemento frente a la contaminación por hierro

Abstract

La minería ha sido históricamente un pilar económico del Perú; sin embargo, la ausencia de regulaciones ambientales en el pasado propició la proliferación de Pasivos Ambientales Mineros (PAM), generando contaminación en suelos y cuerpos de agua, con impactos negativos en la salud de las poblaciones cercanas. Aunque el Ministerio de Energía y Minas (MINEM) viene desarrollando proyectos de remediación, el tratamiento integral de todos los PAM enfrenta limitaciones económicas y de gestión. En este contexto, la técnica de capa de sorción se presenta como una alternativa técnica y económicamente viable para la remediación de suelos contaminados. Esta consiste en la incorporación de una capa de suelo permeable con capacidad para retener contaminantes en la base de los terraplenes. Su eficacia puede incrementarse mediante la adición de agentes inmovilizadores. La presente investigación evaluó el rendimiento de un suelo areno arcilloso modificado con cemento y Duraflex como material constituyente de la capa de sorción frente a la contaminación por hierro. Se realizaron ensayos por lotes con tres matrices: suelo sin modificar, suelo-cemento y suelo-cemento-Duraflex. Los resultados mostraron que las concentraciones finales de hierro cumplen con los Estándares de Calidad Ambiental del Ministerio del Ambiente del Perú y con el Reglamento Nacional Secundario de Agua Potable de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos. La matriz suelo-cemento-Duraflex presentó la mayor capacidad de sorción (2.37–2.48 mg/g), frente a 0.38 mg/g del suelo natural. El ajuste a la isoterma de Freundlich indicó que la remoción del hierro no dependió exclusivamente de mecanismos de adsorción, sugiriendo la participación de procesos complementarios, como la inmovilización física del hierro y la reducción de la porosidad inducida por el aditivo.Mining has historically been a fundamental pillar of Peru’s economy; however, the historical absence of environmental regulations enabled the proliferation of Mining Environmental Liabilities (PAM, for its acronym in Spanish) [2], resulting in soil and water contamination with adverse effects on the health of nearby populations. Although the Ministry of Energy and Mines (MINEM) has been implementing remediation projects, the comprehensive management of all PAM remains constrained by economic and administrative limitations. In this context, the sorptive layer technique emerges as a technically and economically viable alternative for the remediation of contaminated soils. This method involves the incorporation of a permeable soil layer at the base of embankments, capable of retaining dissolved contaminants. Its effectiveness can be enhanced through the addition of immobilizing agents. This study evaluated the performance of sandy clay soil modified with cement and Duraflex as a constitutive material for sorptive layers in thepresence of iron contamination. Batch sorption tests were conducted on three matrices: unmodified soil, soil-cement, and soil-cement-Duraflex. Results showed that the final iron concentrations complied with the Environmental Quality Standards established by the Peruvian Ministry of the Environment, as well as with the U.S. Environmental Protection Agency’s National Secondary Drinking Water Regulations. The soil-cement-Duraflex matrix exhibited the highest sorption capacity (2.37–2.48 mg/g), compared to 0.38 mg/g for the natural soil. Fitting to the Freundlich isotherm indicated that iron removal was not solely governed by adsorption mechanisms, suggesting the involvement of complementary processes such as physical immobilization and additive-induced porosity reduction.