Metales en el medio marino

Exploración oceánica. Geología. Manganeso. Nódulos. Tipos contaminantes

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LOS METALES EN EL MEDIO MARINO

La exploración de las profundidades oceánicas no se ha limitado sólo al descubrimiento de extrañas y asombrosas criaturas, o aclarar el origen y evolución geológica de nuestro planeta, sino que también se han desarrollado ciencias aplicadas cuya finalidad es aprovechar los recursos que los mares le ofrecen a la humanidad.

La geología no es sólo una ciencia teórica y especulativa, ya que también maneja técnicas de gran utilidad para el hombre, como la localización y explotación de los minerales, rocas y aguas subterráneas; el aprovechamiento de fuentes naturales de energía - carbón, petróleo, gas natural, minerales radiactivos, etcétera - ; el estudio de los terrenos para construir tanto en continentes como en costas, así como las investigaciones que permiten prevenir catástrofes naturales producidas por inundaciones, erupciones volcánicas y terremotos.

Un nuevo campo de la geología aplicada es el estudio de la geología del espacio; por ejemplo, el análisis de las muestras de las rocas lunares traídas por los astronautas del programa Apolo.

La geología ha servido al hombre para que aproveche los minerales, que en la tierra son cada vez más difíciles de encontrar. A medida que se agotan los yacimientos continentales, el porvenir de la minería se desplaza hacia la exploración y explotación submarinas, ya que el océano contiene casi todos los minerales conocidos.

El mar oculta, diseminados en el seno de sus aguas, miles de millones de toneladas de aproximadamente 77 elementos químicos, como el cloro, sodio, magnesio, azufre, aluminio, yodo, cobre, zinc, plomo, mercurio, oro, estaño, fosfatos y otros muchos. En la actualidad, los tres principales minerales que se extraen de manera rentable del mar son la sal, único producto que el hombre obtiene en grandes cantidades; el magnesio, junto con sus compuestos, y el bromo, pero aun falta explotar otra gran riqueza mineral del océano.

Los océanos contienen 1 350 millones de kilómetros cúbicos de agua. Los técnicos calculan que en cada cuatro kilómetros cúbicos de agua del mar existen 165 millones de toneladas de minerales; sin embargo, los problemas que se presentan para aprovecharlos son innumerables, ya que estos minerales se encuentran esparcidos en concentraciones tan pequeñas que su extracción es, por el momento, impracticable.

Una de las incógnitas que más ha inquietado a los químicos es cómo extraer de las aguas oceánicas los 10 millones de toneladas de oro que, según los cálculos, están disueltos en su seno. El químico alemán Ernst Bayer, de la Universidad de Tubinga, fue el primero que extrajo oro del agua del mar. Perosu método no fue costeable. De un total de 100 litros de agua, sólo pudo extraer, después de un largo y costoso proceso, 1.4 millonésimas de gramo de ese metal, por lo que se necesitarían 97 millones de litros de agua para obtener sólo un poco más de un gramo y medio de oro.

Obtener minerales del océano no es un hecho nuevo. Se sabe que hace 4.000 años el hombre aprendió a conseguir sal común mediante la evaporación solar del agua del mar. Hace 2.000 años los polinesios arrancaban pedazos de coral de los arrecifes, y producían con ellos bloques para sus construcciones. De las conchas de los caracoles Murex los fenicios obtenían sustancias que utilizaban como colorantes.

Durante muchos años el hombre no prestó atención a la minería marina, pero conforme se incrementaron los conocimientos sobre los océanos se fueron abriendo las posibilidades de aprovechar esos recursos. Los minerales del mar se pueden dividir en: sustancias disueltas; compuestos depositados en playas; depósitos minerales de las plataformas, taludes continentales y zonas profundas del océano, y filones o masas metalíferas diseminadas.

Entre las sustancias disueltas se encuentra azufre, bromo, litio, magnesio, fosfatos, potasio y sodio. Actualmente se han empezado a diseñar técnicas de explotación rentable, por lo que ya es posible extraer azufre, bromo, magnesio, potasio y sodio de las aguas oceánicas. Por ejemplo, una fábrica de Texas extrae el magnesio, valioso y liviano metal. Se ha calculado que en cada cuatro metros cúbicos de mar hay 5.75 millones de toneladas de este mineral, que se utiliza en la construcción de aviones y en vehículos espaciales, ya que es 35 por ciento más ligero que el aluminio y alcanza una solidez mayor en aleaciones. También se emplea para producir medicinas, dentífricos y tintas de imprenta. La misma fabrica obtiene del agua del mar el 80 por ciento del suministro nacional de bromo, contenido en gasolina refinada y en medicinas.

El cloro y el sodio, que forman la sal común, han sido aprovechados desde tiempo inmemorial. Actualmente se producen y se consumen 130 millones de toneladas anuales de sal en el mundo. Una de las salinas más grandes es la de Guerrero Negro, en Baja California Sur, que tiene una extensión de 22 mil hectáreas de concentración y 3 000 de cristalización de sal. Esta salina produce cinco millones de toneladas anuales, y le sigue en tamaño y producción la de Japón, que elabora tres millones de toneladas. En Australia hay cuatro salinas, de donde se sacan cinco millones de toneladas. Estos tres países producen al año 13 millones de toneladas de sal de exportación, así como 117 millones que sirven para consumo local.

Las salinas se sitúan en zonas cálidas y secas. El agua del mar se conduce por canales a los estanques (le concentración, en donde se ve aclarada como consecuencia de la sedimentación de las partículas que contiene. Después se lleva a estanques más pequeños y poco profundos, llamados de cristalización. Aquí el agua se evapora y da lugar a unos cristales de sal que forman una costra en el fondo, la cual se recoge, se lava, se seca y se almacena. El resto del agua se regresa al mar, sin separar otros minerales como el bromo y el potasio, que podrían ser utilizados.

El rendimiento general de las salinas es de 1.3 toneladas de sal por cada 1.000 metros cúbicos de agua procesada. La sal, según la cantidad de cloruro de sodio que contiene, se clasifica en: de primera calidad, que tiene 96 por ciento de sal y se usa para la alimentación; de segunda, que contiene de 94 a 95 por ciento, y se emplea en la industria química, y de tercera, con 90 a 91 por ciento, que se utiliza en la refrigeración y en otras áreas industriales.

El bromo es un metal que abunda en el mar, donde por cada metro cúbico de agua se encuentran 65 gramos. Cuando empezaron a emplearse los combustibles líquidos en los motores surgió la necesidad de usar el bromo como antidetonante. Por esta razón se incrementó su consumo de tal manera que se construyeron fábricas de extracción en Europa, África y América. Entre las principales destacan las rusas, situadas en el Mar Negro, y las inglesas, en el Mar Muerto.

La obtención de las sustancias minerales disueltas en el agua del mar requiere de métodos complicados, pero ya existen técnicas de extracción. Se ha observado que los organismos marinos aprovechan para su uso algunas sustancias. Los caracoles, las ostras y los corales emplean el calcio para formar su vivienda; ciertas algas fijan el yodo, y el fitoplancton absorbe fosfatos y nitratos.

El hombre ha podido obtener minerales con la ayuda de los seres vivos del océano. Por ejemplo, casi todo el suministro mundial de yodo se ha podido obtener mediante el procesamiento de algas marinas, sobre todo de los depósitos antiguos de las que están en tierra.

Los compuestos depositados en las playas, llamados placeres, son como tesoros ocultos del fondo marino. Dichas sustancias proceden de los continentes. Por ejemplo, las aguas de los ríos erosionan las rocas y arrastran los minerales que éstas contienen hasta la playa, donde se empiezan a formar nuevos yacimientos. Posteriormente, las mareas y el oleaje separan los diferentes componentes. Los más pesados quedan entonces en las capas inferiores, formándose así los yacimientos definitivos.

Algunos de los placeres de oro más importantes se encuentran en Nome, al oeste de Alaska, los cuales son considerados como de los más grandes, comparables con los que se explotaron hace un siglo en Canadá, Australia y California.

Los yacimientos costeros que además de ser extensos suelen ser muy ricos, se hallan repartidos a lo largo y a lo ancho de las costas, debido a que el nivel del agua ha cambiado en el transcurso de los años. Así, debido a que los minerales en la playa no se encuentran a grandes profundidades, su explotación resulta relativamente fácil. Ello ha permitido el descubrimiento de gran cantidad de yacimientos, lo que ha estimulado el desarrollo de la minería marina.

En muchos países, la explotación de los minerales de las playas está proporcionando grandes ingresos anuales. Por ejemplo, Australia obtiene alrededor de 50 millones de dólares por la explotación de los minerales que se extraen de sus costas. El 93 por ciento de la producción del mineral de rutilo que obtiene ese país, mineral que contiene altas cantidades de titanio, proviene de los yacimientos australianos. De estos mismos lugares se extrae zircón en abundancia, que se utiliza para producir el zirconio, indispensable en la construcción de turbinas, reactores nucleares y en la industria eléctrica.

En las costas africanas se descubrieron grandes yacimientos de diamantes. Estas piedras preciosas son comparables en calidad a las que se extraen de la tierra. Las actividades de esta clase de extracción fueron iniciadas por el barco-fábrica Diamantkus que filtra 300 toneladas de barro cada hora para obtener alrededor de 700 kilates de diamantes en un día. En la actualidad funciona en África una flota de barcos extractores de diamantes.

En las costas de México se han encontrado placeres, como los de ilmenita, magnetita, rutilo y zircón, situados en las playas de Colima; de cobre y cinc, localizados en Guaymas y Santa Rosalía, Baja California Sur; de oro, ubicados en la desembocadura de los ríos de Sinaloa; y de fosforita, que están en las costas de la península de Baja California. Algunos de éstos como la fosforita, ya se encuentran en producción.

Recientemente se han descubierto muchas riquezas minerales en el Antártico. En Tierra Victoria, cerca del glacial de Rennick, han encontrado molibdeno, tono, uranio, cobalto y platino. En el glacial de Lille se localizó molibdeno, y en el glacial de Scott, en los montes Transantárticos centrales se localizó un depósito de uranio.

El hallazgo más importante de esa región corrió a cargo del geólogo Edward J. Zeller -de la Universidad de Kansas, Estados Unidos-, quien encontró un gran depósito de tono en el glacial de Darwin, en la sierra Transantártica. El tono es un elemento radiactivo capaz de sustituir al uranio en la producción de energía nuclear.

Se han descubierto asimismo otros minerales más escasos llamados tierras raras, como el cerio, el itrio, el lantano, el estaño, el niobio y el zirconio, elementos que tienen múltiples usos en la industria farmacéutica y en la petrolera, entre otras.

Los yacimientos de las plataformas continentales se formaron durante las glaciaciones ocurridas en el Pleistoceno, cuando el nivel del mar era de 90 a 150 metros más bajo que el actual. Por lo tanto, las playas de aquel entonces, en donde se depositaron los minerales, actualmente forman parte de la plataforma continental cubierta por agua. Los principales minerales que se encuentran en las plataformas continentales son la fosforita, la glauconita, el carbón y el petróleo y sus derivados.

La fosforita fue localizada en yacimientos formados por nódulos hasta de 60 centímetros de diámetro situados en los bordes de las plataformas y en bancos submarinos.

La glauconita es común en las plataformas, donde se encuentra en capas de arena de color verdoso. Estos dos minerales sirven para preparar abonos.

Los yacimientos de carbón que existen en la plataforma continental son semejantes a los que se encuentran en el continente, y muchos de ellos son continuación de éstos. La explotación de los mismos se efectúa ya en plataformas de poca profundidad, como sucede en las costas de Japón, Taiwán, Turquía, Reino Unido, Canadá y Chile, en donde se extrae carbón con un valor anual de 350 millones de dólares.

Los yacimientos de petróleo que se encuentran exclusivamente debajo de los sedimentos del fondo oceánico, se localizan a profundidades que varían de cientos a miles de metros. Sin embargo, en la actualidad sólo se explotan los de la plataforma continental.

El petróleo, a diferencia de los otros minerales, es de origen orgánico. Los restos de vegetales y animales de los periodos Cretásico y Terciario se mezclaron con otros sedimentos, como arena, limo y arcilla, y se transformaron conforme se fueron enterrando a raíz de la erosión continental; debido a esta descomposición la materia orgánica alcanzó un estado en que el carbono y el hidrógeno se combinaron, en ausencia total de oxígeno, formando los hidrocarburos.

El número de átomos de carbono que integran las moléculas de los hidrocarburos son variables constituyendo compuestos que reciben el nombre común de productos del petróleo. Tal es el caso del petróleo crudo y el gas.

Para que estos productos del petróleo se acumulen en cantidades explotables, es necesario que se depositen en secciones espesas de estratos sedimentarios, los cuales están formados por rocas de estructura laminar orgánica que constituyen las principales fuentes de hidrocarburos; en capas permeables de reservorio, como la piedra arenisca; y en capas impermeables consistentes en láminas compactas; estructuras abovedadas, de estratos permeables, que dan cabida al petróleo crudo. Así, el petróleo y sus derivados quedan depositados dentro de estas capas de reservorio o rocas-almacenes, de naturaleza porosa.

En las plataformas continentales hay un sinnúmero de yacimientos de petróleo, cuyas características son semejantes a las de la zona continental. Estos depósitos son explotados en países como Estados Unidos, Gran Bretaña, Unión Soviética, los países árabes, México y Venezuela, donde se perforan pozos a una distancia hasta de 100 kilómetros de la costa.

Todos los recursos minerales hallados en playas, plataformas y taludes continentales quedan superados en cantidad por los gigantescos campos de nódulos metalíferos, que cubren amplias zonas del fondo marino profundo.

A partir de 1870 el buque Challenger comenzó a descubrir nódulos o acumulaciones de minerales en el fondo del Océano Atlántico. Los estudios oceanográficos posteriores han demostrado que aproximadamente 40 millones de kilómetros cuadrados del fondo del océano están cubiertos por esos nódulos, lo que representa el 10 por ciento del área total del fondo de los mares, calculada en 360 millones de kilómetros cuadrados.

Estos nódulos miden desde unos cuantos milímetros hasta 30 centímetros de diámetro, con un tamaño promedio de tres centímetros. Sin embargo, existen algunos nódulos de mayor tamaño, como el que se obtuvo al este de Filipinas en 1958 y el cual pesó 850 kilogramos. Según otros autores, llegó a encontrarse un nódulo de cuatro toneladas.

Los nódulos se componen principalmente de manganeso así como de hierro, níquel, cobre y cobalto dispuestos en capas concéntricas. Se estima que los depósitos más ricos pueden producir hasta 45 por ciento de manganeso, metal indispensable en la producción de acero. En el centro llevan algún objeto duro, como pequeñas piedras de lapilli o pómez volcánica, dientes antiguos de tiburones, pedazos de hueso de ballena, trozos de corales y de esponjas calcáreas. Sus capas se distribuyen de tal modo que les dan una consistencia porosa y ligera.

Sobre el origen de los nódulos se ha discutido mucho, y todavía se sigue investigando al respecto. Algunos piensan que la formación de los mismos se inicia cuando los objetos duros, que generalmente se encuentran en el fondo, comienzan a recubrirse de los minerales debido a la atracción eléctrica, de manera semejante a como las otras producen sus perlas. Como se han encontrado algunos sin centro duro, se ha pensado que los nódulos se formaron a partir de un pequeño nódulo más antiguo. Se cree también que en su formación intervienen ciertas bacterias que transforman los elementos metálicos del agua del mar.

Estas acumulaciones, que tardan miles de años en formarse, provienen de materias suspendidas en las aguas oceánicas. Se calcula que 10 millones de toneladas de estos compuestos son transformados cada año en nódulos de manganeso.

Existen depósitos muy ricos de manganeso, como la llamada "provincia de mineral", situada en el Pacífico norte, desde el Ecuador hasta las islas Hawai. Con cerca de 6 millones de kilómetros cuadrados, este depósito contiene cuando menos 26 mil millones de toneladas de mineral.

La principal dificultad para su aprovechamiento es que los valiosos nódulos se encuentran a una profundidad de 4 300 metros, lo que representa numerosos problemas para su explotación. Su extracción costeable depende de que se diseñen técnicas eficaces de recuperación para llevarlos a la superficie y transportarlos a tierra para su posterior elaboración.

En México, se han localizado depósitos de nódulos en el Océano Pacífico con mayor volumen y concentración en el área de las fallas Clarion y Clipperton dentro de su zona económica submarina.

Otro tipo de nódulos encontrados en el fondo del mar, generalmente en las cercanías de los taludes continentales son los formados por altas concentraciones de fosfato, hasta un 30 por ciento, y pequeñas cantidades de compuestos metálicos, originados por la descomposición de restos de seres vivos.

Frente a las costas de California, se localizó una zona de 15 000 kilómetros cuadrados que contiene 1 000 millones de toneladas de nódulos de fosfatos; éstos llegan a pesar hasta 100 kilogramos, sin embargo, su diámetro promedio es de 5 centímetros.

La antigua esperanza de la humanidad de extraer tesoros del mar se ha empezado a convertir en realidad al aprovechar los minerales de los océanos. La máxima importancia la tienen los depósitos submarinos de petróleo y gas natural, descubiertos hasta la fecha, que son y seguirán siendo la fuente principal de energía de que dispone el hombre.

También se están obteniendo, a partir de los sedimentos marinos, diferentes materias primas: mineral de hierro frente a las costas japonesas; zinc en las aguas del archipiélago malayo; diamantes en las aguas de Africa del Sudoeste y existen ya, instalaciones costeras dedicadas a la extracción de sodio, magnesio, níquel, cobalto y cobre.

Sin embargo, falta que la ciencia y la industria elaboren tecnologías costeables para la explotación de los 15 000 millones de toneladas de cobre; igual cantidad de toneladas de manganeso; 20 000 millones de toneladas de uranio; 10 000 millones de toneladas de oro; o 500 millones de toneladas de plata, además de otras valiosísimas sustancias que se hallan en las aguas marinas.

Manganeso

Símbolo: Mn
Clasificación: Metales de transición Grupo 7

Número Atómico: 25
Masa Atómica: 54,9380
Número de protones/electrones: 25
Número de neutrones (Isótopo 55-Mn): 30
Estructura electrónica: [Ar] 3d5 4s2
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 13, 2
Números de oxidación: +2, +3, +4, +5, +6, +7

Electronegatividad: 1,55
Energía de ionización (kJ.mol-1): 717
Afinidad electrónica (kJ.mol-1): 0
Radio atómico (pm): 137
Radio iónico (pm)

(carga del ion): 91(+2), 70(+3), 52(+4)

Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 14,4
Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 219,7

Punto de Fusión (ºC): 1246
Punto de Ebullición (ºC): 2061
Densidad (kg/m3): 7440; (20 ºC)
Volumen atómico (cm3/mol): 7,38
Estructura cristalina: Cúbica
Color: Gris plateado.

Vida Media: Un isótopo natural: 55-Mn. El resto (veinticinco) son inestables con una vida media que oscila entre 3,74x106 años (53-Mn) y 41 milisegundos (46-Mn).

Descubierto en: 1774
Descubierto por: J. G. Gahn
Fuentes: Pirolusita o manganesa (MnO2), hausmannita (Mn3O4), psilomelana (manganomelana) (MnO2), rodocrosita o dialogita (MnCO3), manganita (Mn2O3.H2O), rodonita (MnSiO3).

Usos: Acero (para desoxidado y desulfurizado). Baterías, cerámicas.

Curiosidades sobre el elemento: El nombre procede de dióxido de manganeso (manganesa o pirolusita) que antiguamente se denominaba magnes por confundirse con la magnetita. Fue reconocido por Scheele, Bergman y otros como elemento. Aislado por Gahn en 1774 mediante reducción del dióxido con carbono.

No se encuentra aislado. Es abundante (0,095% en peso de la corteza). Entre sus combinaciones naturales destacan óxidos, silicatos y carbonatos: pirolusita o manganesa, rodocrosita o dialogita son las más importantes; otras menos importantes son hausmannita, psilomelana (manganomelana), manganita, rodonita, braunita [3Mn2O3.MnSiO3], hübnerita (MnWO4). Se han descubierto grandes cantidades de nódulos de manganeso (ver apartado “Nódulos de manganeso”) en el fondo oceánico que en el futuro serán importantes para la obtención del metal. Estos nódulos contienen más de un 24% de manganeso junto con cantidades menores de otros elementos, en forma de óxidos hidratados.

El metal se obtiene por reducción del óxido con sodio, magnesio o aluminio o por electrólisis de disoluciones de sales. La obtención del metal puro no interesa, ya que no tiene propiedades adecuadas y sus aplicaciones son escasas. Habitualmente (90% de la producción) se obtiene aleado con hierro a partir de mezclas de minerales de ambos metales y coque.

Es un metal gris plateado, que se parece al hierro, pero es más duro y quebradizo.

La conductividad eléctrica es un 4% de la del cobre.

Es reactivo y descompone el agua fría lentamente, desprendiendo hidrógeno. Se oxida lentamente en el aire y al calentarlo arde formando el tetraóxido. Pulverizado puede inflamarse a temperatura ambiente. Se disuelve en los ácidos (con desprendimiento de hidrógeno) y reduce a los ácidos oxidantes. A temperatura ambiente reacciona lentamente con los no metales; a elevada lo hace más rápidamente.

Los colores que presenta según el estado de oxidación:

+2: rosa
+3: rojo
+4: marrón
+5: azul
+6: verde
+7: violeta.

El metal puro se presenta en cuatro modificaciones alotrópicas:

La forma estable a temperatura ambiente es ð-Mn (cúbica centrada en el cuerpo), que por encima de 700ºC se transforma en ð-Mn (cúbica centrada en el cuerpo), el cual por encima de 1070ºC se transforma en γ -Mn (cúbica centrada en las caras), que a 1140ºC se transforma en δ-Mn (cúbica centrada en el cuerpo). La forma γ -Mn, que se transforma en ð-Mn a temperatura ambiente, es flexible, blanda, fácil de cortar y de doblarse. La forma γ -Mn se obtiene por electrólisis de MnSO4, mientras que por aluminotermia se obtienen las otras formas.

El manganeso es importante por las propiedades de sus aleaciones:

  • En el acero, el manganeso mejora las cualidades de laminación y forjado, resistencia, tenacidad, rigidez, resistencia al desgaste, dureza y robustez.

  • Las aleaciones con aluminio y antimonio, especialmente con pequeñas cantidades de cobre, son ferromagnéticas. El manganeso es ferromagnético sólo después de tratamientos especiales.

  • La manganina es una aleación con calcio (83%) y níquel (4%) utiliza en la fabricación de resistencias invariables con la temperatura.

Otros usos incluyen dar color amatista al vidrio (es el responsable del color de la piedra preciosa amatista: cuarzo violeta).

Entre sus compuestos:

El dióxido (pirolusita) se utiliza como despolarizador de pilas secas (Leclanché). Entre sus usos se encuentran:

  • Decoloración del vidrio que tiene color verde por presencia de impurezas de hierro.

  • Producción de oxígeno y cloro

  • Obtención de pinturas negras secas.

  • Obtención de aleaciones de ferromanganeso y manganeso metálico.

  • Obtención de MnO, MnSO4, KMnO4.

  • Oxidante en la obtención de uranio y otros procesos químicos.

El permanganato es un potente oxidante en medio ácido y se utiliza en análisis cuantitativo (permanganimetrías), blanqueante, decolorante de madera y aceites, y en medicina: desinfectante.

Es un oligoelemento importante en el reino animal. Juega un importante papel en la síntesis de vitamina B1. Es un oligoelemento importante en el suelo.

La exposición a polvo, vapor y compuestos de manganeso produce trastornos nerviosos y digestivos graves por lo que no debe exceder de 5 mg/m3 durante cortos periodos de tiempo, ya que es muy tóxico. El permanganato corroe las mucosas.

Nódulos de Manganeso

Un nódulo es una concentración local de compuestos químicos que se ha formado naturalmente en la superficie o interior de una capa de sedimentos. Los nódulos de manganeso son concresiones subesféricas de color negro o pardo que están formadas por minerales de manganeso (15%), en láminas alternadas con óxidos de fierro de 0,25 a 10 micrómetros de espesor. Sus dimensiones varían entre menos de 1 cm de diámetro (Micronódulos) y el más grande que se ha obtenido mide 24 cm de diámetro. Internamente presentan anillos de crecimiento concéntricos en torno a un núcleo que generalmente corresponden a un microfósil, fragmento de hueso o roca. Los anillos concéntricos muestran una estructura típica , generada por la precipitación de coloides (óxidos de metales sin estructura cristalina). Su peso y diámetro aproximado son respectivamente 115 gr y 3 a 5 cm (AGI, 1973). Los elementos metálicos de importancia económica se encuentran diseminados como óxidos en una matriz de ferromanganeso hidratada. Los nódulos de interés comercial tienen un diámetro comprendido entre 2 y 5 cm con una densidad de 2 a 3 g/cm y una concentración en peso por unidad de superficie de 10g/m . Su ley combinada de Ni+ Co +Cu debería ser mayor que 1,5% pero esta estimación varía anualmente según el precio de los metales y el desarrollo tecnológico de la minería oceánica. La velocidad de crecimiento de los nódulos fluctúa entre 2 y 28 milímetros por millón de años (mm/m.a.) y su velocidad de crecimiento media es de 4 a 9 mm/m.a.

Existen cuatro teorías sobre la génesis de los nódulos de manganeso:

a.- Hidrogénica o precipitación lenta del agua de mar en un ambiente oxidante.

b.- Hidrotermal o precipitación a partir de soluciones a altas temperaturas en áreas volcánicas o de alto flujo calórico.

c.- Almirólisis o aporte de metales provenientes de la meteorización de basaltos oceánicos.

d.- Diagénesis o precipitación de óxidos por removilización de elementos presentes en la columna sedimentaria.

A fines de mayo de 1982, la Corporación Lockeed hizo entrega de una proposición para explorar los nódulos de manganeso frente a la costa de Chile.

a. El área sugerida se encuentra dentro de las 200 millas náuticas correspondientes a la Zona Económica Exclusiva de Chile.

b. La profundidad del fondo marino en dichas áreas es igual o mayor que 4.000 metros.

c. La edad del fondo marino en esas áreas es máxima y la velocidad de sedimentación es teóricamente mínima.

d. La topografía del fondo es relativamente suave.

e. Las áreas se encuentran relativamente cerca de los sectores en donde se ha reportado análisis de nódulos con un alto contenido metálico.

La Universidad Estatal de Oregon (Oregon State University, OSU), propuso al Ministro de Minería, un proyecto de exploración de la Zona Económica Exclusiva de Chile. La proposición mencionada, recomienda explorar las dos cuencas más profundas ubicadas entre los 25º S y 40º S y sugiere además explorar los sulfuros macizos de origen hidrotermal que pudiesen existir particularmente en la Dorsal de Chile entre los 45º de Latitud Sur.

TIPOS DE CONTAMINANTES

En las aguas superficiales pueden encontrarse sustancias muy variadas de origen natural, entre las cuales figuran multitud de partículas procedentes de minerales o de la descomposición de animales o vegetales, seres vivos como el fitoplancton, el zooplancton, virus, bacterias, fauna variada, vegetales, elementos múltiples en estado libre o formando compuestos, etc. Cuando alguno de ellos se encuentra en proporciones superiores a las que se consideran normales, adquiere la consideración de contaminante.

Según su naturaleza, los contaminantes pueden clasificarse en físicos, químicos o biológicos y en su práctica totalidad pueden estar presentes tanto en las aguas continentales como en las marítimas, aunque adquieren connotaciones distintas en cada una de ellas.

Partículas en suspensión

Otros elementos contaminantes de orden físico son las materias en suspensión. Pueden tener origen diverso y, en consecuencia, composición y tamaños asimismo variados.

Tamaño de las partículas en suspensión en el agua, según origen

Tipo materia

Tamaño

Constituyente

Inorgánica

<101

101-102

102-103

>103

Sedimentos finos y lodos

Arena fina y sedimentos

Arenas

Arenas gruesas, gravas, etc.

Orgánica

<103

103-105

>105

Fragmentos animales y vegetales

Ramitas, hojas, raíces superficiales, fragmentos materia animal

Ramitas, hojas, raíces superficiales

Además, a la masa acuática pueden incorporarse otras materias no solubles, de diverso origen y naturaleza, cuyos indicadores son las turbidez, el color, el sabor, el olor, la espumabilidad, etc.

Contaminantes químicos

La contaminación química es provocada por la adición de sustancias de la más diversa composición, que en su conjunto alteran las propiedades que debe tener el agua para los distintos usos a que es destinada. Los contaminantes químicos más importantes son los siguientes:

  • Concentración del ión pH

  • Las aguas procedentes de un sustrato ácido, como puede ser el granito, tienen un grado de acidez alto, puesto que el pH puede ser inferior a 5,5; sin embargo, esta acidez de origen se corrige con cierta rapidez a partir de procesos internos, hasta alcanzar los valores normales, muy próximos al valor medio que, como es sabido, es 7. Inversamente, existen caudales con un grado de acidez bajo por proceder de materiales ultrabásicos o por existencia de una fuerte actividad fotosintética en su interior. En este caso, también se corrige la basicidad con rapidez, llegando con relativa facilidad al punto neutro tolerable.

  • Cloruros

  • La presencia en el agua del ión CL- puede ser debida a causas naturales, como sucede en áreas con predominio de materiales salinos; pero si no existen estas causas, el contenido anormalmente elevado de cloruros tiene su origen en los vertidos industriales o domésticos o en la intrusión marina cuando se trata de pozos situados en zonas costeras. Valores superiores a 50 mg/l indican el umbral de la contaminación por esta causa.

  • Sulfatos

  • El contenido depende de las características del sustrato; en lugares con abundancia de materiales ricos en sulfuros y con precipitación escasa pueden encontrarse valores altos, superiores incluso al señalado por la OMS como deseable, establecido en 200 mg/l.

  • Fosfatos

  • En la actualidad es relativamente frecuente hallar niveles de fósforo en las aguas superficiales y en algunas subterráneas, como consecuencia del gran uso de detergentes domésticos e industriales y abonos que lo incorporan en su composición. Una excesiva carga de fosfatos potencia la eutrofización de las aguas, problema común en muchos embalses en la actualidad.

    La concentración de fosfatos en el agua potable para uso de boca no debe sobrepasar los 0,31 mg/l en el peor de los casos, según la directiva de la CEE.

  • Oxígeno disuelto

  • El oxígeno disuelto en el agua procede del aire y entra a formar parte de la masa acuática a partir del intercambio atmósfera-agua, en una relación directamente proporcional a la superficie del agua e inversamente al volumen. Normalmente, en las corrientes no contaminadas los valores se encuentran próximos a la saturación, por lo que la determinación de la proporción existente en un punto dado es uno de los indicadores del grado de contaminación del río. Lo valores mínimos señalados para la existencia de la fauna piscícola -tanto salmónidos como ciprínidos- se sitúan en cifras superiores al 50% del valor de saturación en ambos casos.

  • Compuestos nitrogenados

  • Los compuestos nitrogenados que se encuentran en el agua proceden de la composición de los restos de animales y plantas, tanto acuáticos como terrestres, que se incorporan a la masa acuática, donde son degradados por microorganismos. Actualmente se utilizan en gran cantidad los abonos nitrogenados, cuyos componentes son responsables del incremento del contenido de nitritos o radicales amonio en el agua, responsables conjuntamente con el fósforo de la eutrofización de lagos y embalses. El efecto más importante se realiza al pasar los compuestos nitrogenados utilizados por la agricultura a las aguas subálveas, originando una contaminación de los acuíferos.

    La directiva de la CEE establece los máximos para el agua potable en tres categorías: el máximo permitido para la clase A3, es decir, utilizada para el consumo humano, es de 1,556 mg/l de amonio y de 11,1 mg/l de anhídrido nítrico.

  • Metales

  • GRIJALBO. Diccionario Enciclopédico. Prefacio Jorge Luis Borges. Barcelona, 1994.

    Metal m. Cada uno de los elementos químicos pertenecientes a un amplio grupo de cristales con átomos de capa electrónica externa débil, que forman cationes en disolución. Sus compuestos hidrogenados nunca son ácidos y los oxigenados tienen forma básica. Sólidos a temperatura ambiente (con la excepción del mercurio), y opacos, al pulirlos adquieren un brillo especial. Excelentes termo y electroconductores. Maleables y fáciles de alear.

    La presencia en el agua de trazas de metales pesados se debe a los residuos de la actividad industrial, además de a causas naturales. Elementos como el arsénico, el cadmio, el cobre, el hierro, el níquel, el plomo, el mercurio, el cromo o el zinc, entre otros, son potencialmente peligrosos para la salud humana por lo que se hallan sometidos a control. La concentración se mide en g/l, o ppm, situándose los valores máximos recomendados por la CEE en umbrales muy bajos: 50 para el arsénico y el cromo, 1 para el cadmio, 0,5 para el mercurio, 1.000 para el cobre y el hierro, etc.

    La masa oceánica es considerable, razón por la cual tiene una gran capacidad de autodepuración. Sin embargo, a pesar de que no puede afirmarse que el mar en general se encuentra contaminado, sí es evidente que existen áreas donde los mecanismos de degradación de las sustancias nocivas son insuficientes para su eliminación, o donde se concentran materias en cantidades excesivamente elevadas, lo que origina una pérdida de calidad.

    La contaminación marina de origen natural es mínima y resulta eliminada o reducida rápidamente por los mecanismos propios de que dispone la masa marítima para absorber los posibles contaminantes, cualquiera que sea su procedencia. El problema reside en que el mar es el colector natural de las corrientes hídricas superficiales y no pocas subterráneas y, en consecuencia, es el lugar último donde van a depositarse los contaminantes arrastrados por estos sistemas. Por otra parte, recibe también sustancias contaminantes a través del aire, mientras que otros se generan en el propio espacio marítimo, deliberadamente o de forma accidental.

    Las fuentes que provocan una alteración de la calidad de las aguas marítimas se sitúan en el continente, como se ha dicho, llegan a través de los ríos o emisarios y están formadas por aguas residuales urbanas e industriales, que en muchos casos vierten directamente al mar sin un proceso previo de depuración.

    Los mayores niveles de contaminación se concentran en primer lugar en mares cerrados y densamente ocupados, como el Mediterráneo. La mayor parte de las sustancias contaminantes que se vierten al mar se depositan en la plataforma y en las playas, que son precisamente los espacios de mayor explotación económica. Las aguas inmediatas a los espacios costeros donde existe gran concentración de población, o donde se ubican industrias potencialmente contaminantes, o las que soportan una actividad turística elevada, reciben unos impactos con frecuencia superiores a la capacidad de acogida, con lo que experimentan alteraciones de la calidad que se traducen, al igual que en las aguas continentales, en unas restricciones al uso y que coinciden en muchas ocasiones con los espacios marítimos de mayor demanda.

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