Al diseñar sistemas de contención para minería, los ingenieros suelen partir de la norma GRI-GM13, el referente tradicional para geomembranas de HDPE (polietileno de alta densidad).
Sin embargo, como demostraron Warren Hornsey, Scheirs, Will Gates y Malek Bouazza en su reconocido estudio “Impacts of Mining Solutions/Liquors on Geosynthetics”, las condiciones químicas reales en operaciones mineras van mucho más allá de lo que GM13 fue pensada para abarcar.
El estudio comparó el comportamiento de geomembranas y otros geosintéticos cuando se exponen a soluciones ácidas, alcalinas y con alto contenido metálico, típicas de pilas de lixiviación y depósitos de relaves.
Sus resultados siguen siendo una de las pruebas más claras de que el entorno químico específico de cada sitio determina directamente el desempeño y la vida útil de los polímeros.
Principales conclusiones del estudio
- Las soluciones mineras son mucho más agresivas que los lixiviados urbanos.
Los líquidos procedentes de explotaciones de oro, cobre o níquel suelen presentar pH inferiores a 2, concentraciones de sulfato por encima de 20.000 mg/L y temperaturas cercanas a 70 °C.
En estas condiciones, la oxidación y la formación de grietas por esfuerzo se aceleran de forma notable, especialmente en las soldaduras y arrugas sometidas a carga continua. - Los estabilizantes convencionales fallan en ambientes ácidos fuertes.
El estudio identificó que los HALS (hindered amine light stabilisers, estabilizadores amínicos impedidos), ampliamente usados en poliolefinas, pierden efectividad en entornos de bajo pH.
Una vez desactivados, los antioxidantes se consumen rápidamente, lo que provoca rotura de cadenas poliméricas y fragilización prematura del material. - Los disolventes orgánicos pueden hinchar y debilitar el HDPE.
En los circuitos de extracción por solventes, donde hay presencia de queroseno u otros compuestos orgánicos, el HDPE puede hincharse y ablandarse localmente, generando arrugas y zonas de tensión que favorecen la aparición de grietas. - Las salmueras y residuos alcalinos afectan de manera distinta a los materiales.
Soluciones muy alcalinas, como los licores Bayer, pueden atacar tanto los polímeros como los componentes minerales de las GCLs (Geosynthetic Clay Liners).
El estudio destacó que los mecanismos de envejecimiento oxidativo son completamente diferentes en medios ácidos y alcalinos. - Los ensayos con lixiviados de residuos urbanos no reflejan las condiciones mineras.
Los experimentos mostraron que el agotamiento de antioxidantes en lixiviados de residuos sólidos urbanos puede ser de dos a cuatro veces más rápido que en soluciones ácidas.
Esto confirma que no existe un modelo universal de envejecimiento: la durabilidad debe evaluarse mediante pruebas específicas según la química del sitio.
La lección principal: La formulación debe adaptarse a la exposición
El mensaje clave de Hornsey y sus coautores no es simplemente que las geomembranas se degradan, sino que el tipo y la velocidad de esa degradación dependen del entorno químico y físico donde se instalen.
Dos minas pueden especificar una geomembrana GM13 idéntica y obtener resultados completamente distintos, según:
- el rango de pH (relaves ácidos frente a residuos alcalinos)
- la temperatura y los ciclos térmicos
- el contacto con disolventes orgánicos o reactivos del proceso
- el contenido metálico y el potencial de oxidación del medio
- el estado de tensión y las condiciones de confinamiento
Por ello, tanto la formulación del polímero como el sistema de estabilización deben diseñarse específicamente para cada sitio, y no limitarse a cumplir con una especificación estándar.
Los valores de referencia como el OIT o el SCR no bastan para describir cómo se comportará una geomembrana tras años de exposición a ácidos o álcalis concentrados.
Por qué esto cambia la manera en que definimos las especificaciones
Para los ingenieros, esto implica pasar de una mentalidad de cumplimiento normativo a una de diseño según el contexto.
En lugar de preguntar si un revestimiento cumple con GM13, deberíamos preguntar:
“¿Está formulado y validado para las condiciones químicas y térmicas específicas de mi proyecto?” Los ensayos de inmersión, los estudios de retención de OIT a alta temperatura y la evaluación de la compatibilidad de los estabilizantes con la química del sitio deben considerarse hoy parte esencial del diseño, no simplemente investigación adicional.
Cómo está respondiendo la industria
Los fabricantes están acortando la distancia entre los estándares genéricos y el rendimiento sobre el terreno.
El programa de desarrollo ATARFIL EVO, por ejemplo, surgió directamente de estas conclusiones:
Se prueban geomembranas de HDPE en ácidos de bajo pH, salmueras alcalinas y altas temperaturas para entender cómo responden los sistemas antioxidantes ante las condiciones reales de la minería.
El objetivo no es reemplazar GM13, sino complementarlo y hacerlo más relevante, aplicando ensayos de inmersión adaptados a cada química y un diseño de estabilizantes específico, de modo que las predicciones de vida útil reflejen las condiciones reales en las que operan lasa geomembranas.
De cara al futuro
A medida que la industria minera exige diseños con vida útil más larga y mayores garantías ambientales, el concepto de “adecuado para la exposición” (fit-for-exposure) reemplazará al de “adecuado para la especificación” (fit-for-spec) como el criterio principal de calidad en geomembranas.
El trabajo de Hornsey y sus coautores deja claro que la durabilidad de un sistema de contención no depende de una hoja de especificaciones,
sino de qué tan bien la química del material se ajusta a la química real del sitio.
Referencias
Hornsey, W.P., Scheirs, J., Gates, W.P., Bouazza, A. (2010). Impacts of Mining Solutions/Liquors on Geosynthetics.
Geotextiles and Geomembranes, 28: 191–198.
