Movilización de Especies Químicas Orgánicas e Inorgánicas por Lixiviación del Carbón en Distintos Estados de Madurez

Abstract

Esta investigación tuvo como finalidad evaluar la movilidad de los elementos traza y compuestos orgánicos en los procesos de transformación de la materia orgánica hasta carbón, para estudiar la dependencia de su lixiviación al ambiente exógeno con el rango y con el origen. Para ello muestras de turba del parque nacional Morrocoy fueron sometidas a hidro-pirólisis. Los productos fueron caracterizados mediante los siguientes ensayos: análisis elemental, concentración (%) de carbono, reflectancia de vitrinita, cuantificación de fenoles (por técnicas espectrofotocolorimétricas) y cuantificación de metales (por espectroscopía de emisión atómica con fuente de plasma inducida). Posteriormente, los productos de maduración fueron sometidos a procesos de lixiviación con soluciones de pH 2 y 5. Una fracción de esta solución fue dispuesta para la determinación de metales. El resto fue sometido a extracción de hidrocarburos aromáticos polinucleares (HAP), los cuales fueron analizados con cromatografía de gases – espectroscopía de masas. Fue obtenida una serie de maduración de material carbonáceo cuya madurez va desde turba, pasando por lignito, hasta carbón bituminoso alto volátil. Durante el proceso de maduración ocurrió el enriquecimiento de ciertos metales, sobre todo de los asociados a fases menos solubles y más estables, como Al, Fe, Ni, Cr, Mn y Cu. El comportamiento de los metales refleja la pérdida gradual de fases volátiles y solubles a medida que aumenta la temperatura. Además, refleja el comportamiento en pulsos, del proceso de maduración. Al ser expuestos los productos de la maduración artificial, metales como Ca, Mn, Sr y Ni, presentan mayor disponibilidad en el ambiente exógeno y esta disposición aumenta con el aumento del rango del carbón obtenido. Los metales Fe, Cu, Mg, Cr y Al podrían asociarse a fases minerales finamente dispersas en la materia orgánica lo cual los hace menos lábiles. El pH ácido propicia el aumento del porcentaje de lixiviación para casi todos los metales estudiados. Fueron identificados poliaromáticos de 3, 4, 5 y 6 anillos: fenantreno, metilfenantreno, dibenzotiofeno, benzotiofenos, fluoreno, pireno, fluoranteno, benzoantraceno, perileno y/o benzo(a) pireno y/o benzo(k) fluoranteno; la presencia de compuestos de 4 y 5 anillos se favorece con la madurez. El patrón de lixiviación responde, en gran medida, a la especiación elemental final, que adopta el metal en el proceso de maduración. A su vez, ésta depende no sólo de la fuente original del metal sino de las asociaciones y reacciones que pueda sufrir con otras fases minerales y orgánicas; además del tiempo de reacción.