Il fenomeno del drenaggio acido

I processi di drenaggio acido sono a livello mondiale tra le principali cause di inquinamento delle acque, con un notevole impatto sugli esseri viventi e sull’ambiente, dove si manifesta un diffuso degrado chimico e fisico del territorio. Tali fenomeni possono avere un origine sia naturale, nel qual caso si parla di ARD (Acid Rock Drainage), sia legata alle attività minerarie umane per lo sfruttamento di mineralizzazioni a solfuri, dove il processo viene chiamato AMD(Acid Mine Drainage).

Quando le mineralizzazioni vengono a contatto con l’atmosfera ricca di ossigeno e con le acque meteoriche e sotterranee si verificano diverse reazioni di ossidazione che coinvolgono essenzialmente i solfuri metallici quali la Pirite (solfuro di ferro) e la Calcopirite (solfuro di rame e ferro). Le reazioni di ossidazione portano ad una forte acidificazione delle acque circolanti (pH< 2-3) ed al rilascio di metalli potenzialmente tossici (Pb, Al, Cu, Zn, Cr, As, V,…). L’intensità e lo stile del processo di alterazione dipende molto dal tipo di minerale coinvolto, dalle sue dimensioni, dalla sua forma, dal grado di fratturazione del giacimento e dalla possibile formazione di minerali stabili che avvolgono i solfuri alterabili. I batteri giocano un ruolo cruciale in questi ambienti in quanto facilitano le reazioni di ossidazione del ferro e dello zolfo, aumentando la velocità dei processi di drenaggio acido fino a 5 ordini di grandezza. Più di 25 specie di batteri sono stati identificati ed il più comune ed efficace tra questi è l’Acidithiobacillus Ferroxidans. Essendo così importanti, tali microorganismi possono essere considerati a tutti gli effetti tra i fattori ambientali principali per lo sviluppo ed il mantenimento dei processi di AMD e ARD.

I processi di drenaggio acido possono avvenire in maniera naturale come “semplice” evoluzione geologica di solfuri esposti agli agenti atmosferici. Tuttavia tali mineralizzazioni sono di elevato interesse economico (principali risorse di metalli quali Cu, Zn, Pb, Au, Ag) e sono da sempre sfruttate dall’uomo. Le attività estrattive inducono una perturbazione dell’ambiente naturale a causa della costruzione di numerosi pozzi, scavi e gallerie ed alla costituzione di estesi corpi di discarica (waste rock e tailing). Il rimaneggiamento indotto dall’uomo facilità i processi di AMD, rendendo le aree molto più permeabili e soggette, in alcuni casi, a dissesti idrogeologici; di conseguenza si creano numerose vie attraverso cui l’acqua può scorrere in maniera selvaggia ed incontrollata, incanalandosi ed infiltrandosi negli ammassi rocciosi dove, reagendo con i solfuri, si acidifica e forma fanghi tossici di vari colori (ocra, bianchi ed azzurri) in funzione della composizione, dell’acidità e dello stato riduttivo. Da queste soluzioni possono precipitare diversi minerali (ossidi e idrossidi di ferro, solfati, argille…) sottoforma di croste superficiali e concrezioni.

Tali manifestazioni degradano fortemente l’ambiente circostante, per cui sono stati studiati diversi metodi e tecniche di intervento per controllare, prevenire e bonificare i siti contaminati. La prevenzione viene effettuata cercando di canalizzare e raccogliere le acque acide, trattandole e smaltendole in appositi siti impermeabilizzati. La bonifica di siti attivi o abbandonati viene invece attuata controllando l’ossidazione dei solfuri, le infiltrazioni e raccogliendo e trattando le acque ed i materiali di scarto. Queste operazioni possono consistere nella messa in opera di barriere porose che trattengono ed impediscono la diffusione di elementi tossici nelle falde acquifere o che limitano lo scambio tra ossigeno ed i depositi minerari, arrestando i processi ossidativi. L’utilizzo di carbonati, come il calcare, permette di ridurre l’acidità delle soluzioni (effetto tampone) e di far precipitare minerali che fissano al loro interno elementi tossici (sequestro). Particolari interventi sono quelli di controllo della fauna batterica, effettuati con appositi battericidi applicati direttamente sulle superfici interessate dall’AMD, e l’utilizzo di piante e funghi come bioaccumulatori di metalli (Bioremediation).

I processi di AMD sono, quindi, un fenomeno molto diffuso a scala globale e nazionale: in Canada sono considerati i principali responsabili di inquinamento da metalli pesanti di acque e suoli, mentre in Italia sono numerosi i siti degradati ed abbandonati in cui questi processi continuano ad agire senza sosta. Tra i siti compromessi si possono citare la miniera ligure di Libiola. le miniere toscane di Campiano, Fenice Capanne e del Bottino e la miniera sarda di Monteponi.

[FMu] ‪#‎NoidiMinerva‬

Fonti e Approfondimenti:
– Articolo scientifico sul Journal of Cleaner Production: https://goo.gl/ffxitb
– Articolo scientifico su Science of the Total Environment: https://goo.gl/SVdrde
– Articolo su GEAM sulla miniera di Libiola: https://goo.gl/d75mhz
– Articolo su Geochemical Journal sulle acque della miniera di Libiola: https://goo.gl/v1KO5I

Foto: Rio Tinto, Andalusia (Spagna)