Investigadores de la UPM han participado en el desarrollo de una metodología para controlar las emisiones polvo producido en grandes minas utilizando sensores de bajo coste
Las grandes explotaciones a cielo abierto son una significativa fuente de material particulado atmosférico, informalmente conocido como “polvo”, debido a las permanentes operaciones de voladura, movimiento de tierra, reducción de tamaño de mineral y tratamiento y almacenamiento del mismo. Cuando la concentración de este polvo minero es muy elevada, puede causar problemas de salud en habitantes de poblaciones cercanas y afectar a la conservación de los ecosistemas.
Un reciente estudio del grupo de investigación de Estudios Ambientales de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), liderado por el investigador Carlos Boente en colaboración con las Universidades de Huelva y Oviedo, ha desarrollado una innovadora metodología que permite mejorar la monitorización del polvo minero mediante el uso de sensores electrónicos comerciales de bajo coste, lo que podría tener aplicación como sistema de alerta temprana.
Los investigadores Carlos Boente (UPM) y Adrián Zafra (UHU), preparados para la realización de un muestreo aéreo en una explotación minera abandonada. Fuente: UPM
Los dispositivos que se han utilizado, cuyo precio unitario es de apenas 300 euros, pueden instalarse en los propios vehículos mineros, como volquetes, excavadoras, perforadoras o camionetas, para medir en vivo la cantidad de polvo generado por la operativa minera, o bien estacionarlos en puntos críticos. Además, todos los sensores se encuentran conectados a la red wifi de la mina, donde un operador puede recibir en vivo las concentraciones de polvo y tomar medidas para el despliegue de las labores de abatimiento de polvo o incluso el cese puntual de la operativa en caso de que las concentraciones estén alcanzando límites peligrosos que superen los establecidos por la normativa europea de calidad del aire. Todo ello hace de los sensores electrónicos de bajo coste una herramienta excepcional como sistema de alerta temprana ante puntuales picos de concentración.
Tradicionalmente, para controlar la calidad del aire en vivo se utilizan monitores de atenuación por radiación beta. Si bien es cierto que estos medios ofrecen una medida más próxima a la realidad, son más costosos y su mayor tamaño dificulta la movilidad. Sin embargo, los investigadores han demostrado que con una correcta calibración, los sensores electrónicos de bajo coste pueden aproximarse a la medición de estos.
“En la mina no necesitas saber la concentración de particulado atmosférico con tres decimales. No es un experimento de laboratorio que necesite una precisión milimétrica. Se trata de detectar picos puntuales, ver si se prorrogan en el tiempo, estudiar su dirección en función de parámetros meteorológicos ꟷcomo la dirección y velocidad del vientoꟷ y actuar con rapidez en caso de que supongan un riesgo para la población o ecosistemas. Ahí, los sensores electrónicos de bajo coste, por su reducido precio y movilidad, cuentan con mucha ventaja frente a los equipos tradicionales, pesados y estáticos.”, declara Carlos Boente, investigador de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas y Energía de la UPM.
Además de en vehículos, los investigadores acoplaron el sensor eléctrico de bajo coste a un dron volador para controlar la distribución espacial del polvo en el aire. Esta actuación permitió a los investigadores rastrear las nubes de polvo y estudiar su dilución espacio-temporal.
Distribución media del PM atmosférico en la superficie de la mina en diferentes años. Fuente: A novel application of mobile low-cost sensors for atmospheric particulate matter monitoring in open-pit mines
“La monitorización aérea es importantísima en el contexto minero a cielo abierto. En primer lugar, porque el polvo generado no va por la superficie, sino que tiende a suspenderse y a viajar largas distancias. Y en segundo lugar, porque a veces se pueden detectar concentraciones excesivas de polvo en una población, pero, sin un análisis químico, ¿cómo podemos saber si dicho polvo se generó en la mina o proviene de una fuente externa?”, cuestiona el investigador. “Gracias a nuestra monitorización aérea, se puede hacer el seguimiento de la nube de polvo, mapear su distribución espacial y concentración en tiempo y espacio, y establecer así vías de conexión ꟷcarreteras invisiblesꟷ entre la mina y las poblaciones cercanas en función de las condiciones climáticas, lo que permite conocer si las operaciones de la explotación tienen un impacto en las proximidades”, concluye el investigador de la UPM.
Todos los resultados de esta investigación han sido publicados en la revista Science of the Total Environment y forman parte de los trabajos de tesis de Adrián Zafra Pérez.
Referencia bibliográfica: Zafra-Pérez, A., Boente, C., García-Díaz, M., Gómez-Galán, J.A., Sánchez de la Campa, A., de la Rosa, J. 2023. Aerial monitoring of atmospheric particulate matter produced by open-pit mining using low-cost airborne sensors. Sci. Tot. Environ. 905 (166743) doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.166743.
