El uso de enmiendas para la recuperación de la escombrera de una mina de FE abandonada (Alquife, sureste español)incidencia sobre la calidad y productividad del suelo

Resumen

La explotación de las minas de hierro de Alquife está situada en el sector nororiental de la provincia de Granada en la comarca del Marquesado del Zenete. A finales del s XX, Alquife se convirtió en el principal centro productor de hierro en España, pero en 1996 cesó su actividad dejando tras de sí una elevada tasa de desempleo y un ecosistema deteriorado y empobrecido. La escombrera es uno de los elementos principales del entorno minero, con una altura media de 80 m y 260 ha de superficie, formada por material de desecho con escasa o nula cobertura vegetal. La iniciativa de esta tesis surgió al conocerse la existencia de un proyecto orientado hacia su integración en el paisaje y su reutilización con fines socio-económicos. El objetivo del trabajo se centró en recuperar el suelo degradado e improductivo de la escombrera dotándolo de las propiedades adecuadas que permitan el establecimiento de la vegetación. Para ello, se utilizaron lodos procedentes de la depuración de aguas residuales como enmiendas, a fin de mejorar la calidad físico-química y biológica del suelo y favorecer las condiciones óptimas que aceleren el proceso de recuperación. Ya que es el único estudio de este tipo en la escombrera, el primer objetivo fue evaluar el estado actual en que se encontraba el ecosistema. Con este fin, se realizó un inventario botánico y se evaluó la calidad del suelo y la erosión hídrica a la que está sometido. Se encontró que la comunidad vegetal colonizadora es incipiente, empobrecida y con una colonización micorrícica casi inexistente (< 10%). El suelo se encuentra muy compactado (1,66 g cm3) y presenta baja capacidad de almacenamiento de agua (17.2% de capacidad de campo) y una alta tasa de erosión (60 g m2 h-1). El pH es básico (8,13) y contiene un bajo contenido en carbono orgánico (2,32 g kg-1) y baja disponibilidad de nutrientes (PO43--P = 6,88 mg kg-1; NTotal = 0,9 g kg-1). Además, presenta elevadas concentraciones de óxidos de Fe y Mn distribuidas en parches, que confieren al suelo un carácter esencialmente mineral con baja capacidad para el mantenimiento de la vegetación. Respecto a los metales potencialmente peligrosos (Cd, Cr, Zn, Ni, Cu y Pb) no representa un problema de contaminación. A continuación, se diseñaron los ensayos con el objetivo de evaluar la capacidad de los lodos para mejorar la calidad del suelo de la escombrera. Se utilizó el lodo procedente de la depuración de aguas residuales, estabilizado o compostado con restos de poda del olivo (co-compost). Se ensayaron varias dosis en el rango 0-100 g kg-1 y se incubaron durante 30 d. Seguidamente, se determinaron los indicadores adecuados para conocer el efecto la dosis, el tiempo de incubación y el tipo de lodo en las propiedades relativas a la calidad del suelo (pH, conductividad, materia orgánica, biomasa microbiana, actividades enzimáticas, etc). Adicionalmente, se caracterizó el C orgánico disuelto mediante espectroscopía de fluorescencia. Ambas enmiendas aportan materia orgánica al suelo y liberan grandes cantidades de N y P disponibles para las plantas, que a su vez, pueden ser transportados por la escorrentía provocando eutrofización. Sin embargo, el co-compost resultó ser la enmienda más eficaz, debido al aporte de una materia orgánica mas humificada, con una baja tasa de mineralización (6,8% en un mes) que favorece el secuestro de C y disminuye el riesgo en cuanto a la liberación de N y P a los recursos acuáticos. Ya que los mecanismos de mineralización de la materia orgánica son determinantes en la capacidad de restauración de los lodos, se ha establecido un modelo de mineralización mediante Metodología de Superficie de Respuesta. El proceso de mineralización, en el caso de ambas enmiendas, puede describirse adecuadamente mediante un modelo de segundo orden, en función de la dosis de aplicación y el tiempo de incubación. A partir del modelo, se puede predecir la dosis de enmienda y el tiempo de incubación necesarios para obtener valores de los índices de mineralización predeterminados, o viceversa. Esta información es muy útil para el diseño de un plan de aplicación de los lodos. Considerando el impacto ambiental que pueden causar el uso de lodos de depuración de aguas residuales como enmiendas, se llevaron a cabo diferentes ensayos para evaluar el riesgo potencial del suelo enmendado. El contenido de metales en las fracciones fácilmente disponible y fitodisponible, así como su distribución en las fases del suelo (74¿100% se asocia a la fracción residual) indican una baja movilidad. La adición de los lodos causa una redistribución de algunos de los metales aumentando el potencial de riesgo. Por ejemplo, la ligera acidificación que produce la enmienda causaría una leve movilización de Cu (ca. 3%). Así mismo, un cambio en las condiciones redox del suelo incrementa el riesgo de movilidad con respecto al suelo nativo (Zn (99%) > Pb (27% )> Ni (18%). En cuanto al transporte de N y P por escorrentía, los nitratos no suponen ningún riesgo ya que su concentración es menor de 0,04 mg L-1 en todos los casos. En cambio, la concentración de amonio y fosfato en la escorrentía incrementan con la dosis de co-compost (R2 > 0,880), hasta un máximo de1,9 mg L-1de amonio y 0,45 mg L-1 de fosfato. Un año después de la aplicación del co-compost, la concentración de amonio desciende (0,5 mg L-1) hasta valores inferiores a los regulados por la directivas de calidad de las aguas. Por el contrario, la concentración de fosfato, sigue representando riesgo de eutrofización. A partir de los resultados obtenidos a escala de laboratorio, se diseño un ensayo de campo como un plan preliminar para establecer vegetación en la escombrera. Se usó el co-compost (75 t ha-1) como enmienda y un biofertilizante comercial para la inoculación de los plantones, y se aplicaron de forma individual o combinada. Se plantaron 5 especies: romero tomillo, alcaparra, enebro y pistacho. Los resultados confirman que solo sobreviven el pistacho, alcaparra y romero (80% de supervivencia) aunque con desequilibrios de nutrientes, destacando las deficiencias en P, N, K y Zn y los excesos de Fe y Mn en todas las especies. El aporte de co-compost conjuntamente con el biofertilizante, aumenta la calidad agroquímica del suelo y promueve el crecimiento vegetal, aunque es necesario profundizar en estos aspectos para confirmar su efectividad en un futuro. Por último, dado que las condiciones locales podrían favorecer una rápida mineralización del C orgánico aportado, se ha considerado el uso de suelos artificiales o tecnosoles, como estrategia para mejorar la productividad del suelo de la escombrera y aumentar el tiempo de residencia del C orgánico en el suelo. En una primera aproximación se han utilizado mezclas, con diferentes proporciones de co-compost (fuente de C estabilizado), de un residuo minero (resultante del proceso de tratamiento del mineral, rico en Fe) y de un residuo de la producción de biodiesel (fuente de C lábil). Este estudio se ha centrado en la caracterización de la materia orgánica del suelo enmendado con los diferentes tecnosoles utilizando técnicas espectroscópicas. Se demuestra la capacidad el lodo minero para promover las asociaciones organo-minerales, contribuyendo a la estabilización de la materia orgánica aportada.