Remediación de pasivos ambientales mineros (PAM) mediante la inmovilización vitrea de residuos de la lixiviación en borosilicato para obtener arenas silicas para la construcción: caso de estudio sedimentos contaminados en los humedales de Ite

Abstract

Los humedales de Ite (Tacna, Perú) presentan acumulación de sedimentos con concentraciones elevadas de metales pesados debido a descargas históricas de efluentes minero–metalúrgicos, lo que genera un riesgo ambiental significativo y limita su funcionalidad ecológica. Ante esta problemática, la presente investigación evaluó la vitrificación mediante borosilicato como alternativa para la inmovilización de dichos metales y analizó la viabilidad de reutilizar el material vitrificado como agregado no estructural en aplicaciones constructivas. Se realizó la caracterización físico-química de tres muestras de sedimentos superficiales (1 m de profundidad), determinándose pH, conductividad eléctrica, humedad y concentración de metales pesados, siguiendo el protocolo USEPA 3050B y análisis por AAS/ICP-OES. El proceso experimental incluyó la preparación de sedimentos finos (malla N.º 325), su mezcla con proporciones de 0 g, 19 g y 44 g de borosilicato, y la fusión a temperaturas de hasta 1100 °C. El material vitrificado obtenido fue sometido a análisis estructurales (TGA-DSC, DRX, FTIR y SEM-EDS) y a ensayos de compresión simple (UCS) para evaluar su comportamiento mecánico y su estabilidad microestructural. Los resultados evidencian que la incorporación de 19 g de borosilicato, junto con la inmovilización de trazas de cromo, plomo y zinc en la matriz vítrea, favorece la formación de una fase amorfa estable con remanentes de cuarzo, lo cual mejora la cohesión interna y la resistencia mecánica de las probetas. En contraste, la mezcla con 44 g de borosilicato produjo sobrevidriado, mayor fragilidad y pérdida de integridad estructural. Los análisis estructurales confirman una reducción de especies boratadas volátiles y una menor disponibilidad potencial de metales pesados tras la vitrificación. Se concluye que el proceso de vitrificación con 19 g de borosilicato constituye una alternativa técnicamente viable para la inmovilización de metales en sedimentos contaminados y permite obtener un material triturable con potencial de uso como agregado no estructural en matrices cementicias, contribuyendo así a la valorización de residuos y a estrategias de remediación ambiental en zonas impactadas.