+34 93 401 18 60Aquesta adreça de correu-e està protegida dels robots de spam.Necessites Javascript habilitat per veure-la.UPC: C/ Jordi Girona 31, (08034 - Barcelona) - IDAEA: C/ Jordi Girona 18-26, (08034 - Barcelona)

+34 93 401 18 60Aquesta adreça de correu-e està protegida dels robots de spam.Necessites Javascript habilitat per veure-la.
UPC: C/ Jordi Girona 31, (08034 - Barcelona) - IDAEA: C/ Jordi Girona 18-26, (08034 - Barcelona)

Líneas de Investigación

  • Inici
  • Dissolucions minerals i precipitació cinètica

Cinètica de la dissolució i precipitació de minerals

INTRODUCCIÓ

 

En els últims 20 anys hem anat ampliant el nostre coneixement de la cinètica de la interacció aigua-roca arran dels problemes medioambientals generats per diferents tipus de contaminació i pels tractaments proposats per la seva remediació. Hem centrat la nostra recerca en els processos geoquímics originats a partir de quatre fonts de contaminació antropogènica:

(1) residus nuclears d’alt nivell

(2) drenatge àcid de mines (AMD)

(3) aigües subterrànies (de)nitrificades

(4) acumulació atmosfèrica/emmagatzematge geològic de CO2

Una necessitat comuna en la gestió d'aquests fenòmens és el tractament quantitatiu de l'evolució geoquímica en els entorns respectius.

Per una banda, la millora del coneixement dels mecanismes implicats pel flux dels fluids i de les reaccions amb superfícies minerals requereix l’ús de tècniques macroscòpiques i nanoscòpiques en els nostres estudis. Així, hem caracteritzat i quantificat processos complexos a una escala espacial molt baixa. D'altra banda, per tal de predir l’evolució geoquímica en ambients naturals i artificials cal la incorporació de la cinètica de les reaccions entre minerals i fluids en els codis numèrics de transport reactiu. Les simulacions que en resulten guanyen en fiabilitat quan els codis numèrics acoblen la cinètica de les reaccions de dissolució i/o precipitació de minerals a les equacions de transport.

Necessitem per tant millorar el nostre coneixement de la interacció mineral aigua-roca. En aquest context, al llarg d'aquests anys, hem estudiat la cinètica dels següents minerals/materials: esmectita, caolinita i biotita (argiles); pirita, marcassita, galena, calcopirita i esfalerita (sulfurs); hidroxiapatita biogènica (fosfat); periclassa (òxid); calcita, aragonita i dolomita (carbonats), fluorita (halur), guix (sulfat), cendres volants, zeolita sintètica NaP1 i gel C-S-H de la pasta hidratada de ciment Portland (silicats).

1) RESIDUS NUCLEARS

1.1) Argiles

Articles relacionats:

  • Cama and Ayora (1998) Modeling the dissolution behavior in the clayey barrier, Mineralogical Magazine, 62 A, 271-272.
  • Cama et al. (1999)The effect of deviation from equilibrium on dissolution rate and on apparent variations in the activation energy. Geochimica and Cosmochimica Acta, 63, 17: 2481-2486.
  • Cama et al. (2000) Smectite dissolution kinetics at 80 °C and pH 8.8. Geochimica and Cosmochimica Acta, 64, 15: 2701-2717.
  • Rozalén et al. (2008) Experimental study of the effect of pH on the kinetics of montmorillonite dissolution at 25 ˚C. Geochimica and Cosmochimica Acta 72, 4224-4253.
  • Marty et al. (2011) Dissolution kinetics of synthetic Na-smectite. An integrated experimental approach. Geochimica and Cosmochimica Acta 75, 5849-5864. 
  • Cama J. and Ganor J. (2015) Dissolution kinetics of clay minerals, 101-154. Natural and engineered clay barriers. Developments in clay science 6: Edited by C. Tournassat, I. Bourg, C. Steefel and F. Bergaya. Elsevier.
  • Cappelli C., Van Driessche A., Cama J., Huertas F.J. (2013) In situ observation of biotite dissolution at pH 1 using advanced optical microscopy. Crystal Growth and Design 13, 2880-2886.
  • Cappelli C., Lamarca-Irisarri D., Cama J., Huertas F. J. and Van Driessche A.E.S. (2015) In situ observation of biotite (001) surface dissolution at pH 1 and 9.5 by advanced optical microscopy (LCM-DIM). Beilstein Journal of Nanotechnology 6, 665-673.

 

1.2) Ciment/formigó

Articles relacionats:

  • Trapote-Barreira et al. (2014) Dissolution kinetics of C-S-H gel. Flow-through experiments. Physics and Chemistry of the Earth 70-71, 17-31.
  • Trapote-Barreira et al. (2015) Structural changes of C-S-H gel during dissolution: SANS-USANS and 29Si-NMR characterization. Cement and Concrete Research 72, 76-89.
  • Trapote-Barreira et al. (2016) Degradation of mortar under advective flow: column experiments and reactive transport modeling. Cement and Concrete Research 81, 81-93.

 

(2) AIGÜES ÀCIDES DE MINA (AMD)

2.1) sulfurs

Articles relacionats:

  • Acero P. Cama J. and Ayora C. (2007) Kinetics of chalcopyrite dissolution at pH 3. European Journal of Mineralogy 19, 173-182.
  • Acero P. Cama J. and Ayora C. (2007) Sphalerite dissolution kinetics in acidic environment. Applied Geochemistry 22, 1872-1883.
  • Pérez-López R., Cama J., Nieto J. M. and Ayora C. (2007) The iron-coating role on the oxidation kinetics of a pyritic sludge doped with fly ash. Geochimica and Cosmochimica Acta 71, 1921-1934.
  • Acero P. Cama J. and Ayora C. (2007) Galena dissolution kinetics in acidic environment. Chemical Geology 245, 219-229.
  • Asta M.P., Cama J., Soler J.M., Arvidson R. and Luttge A. (2008) VSI study of pyrite surface reactivity in acidic conditions. American Mineralogist, 93, 508-519.
  • Asta M.P., Perez-Lopez R., Roman-Ross G., Illera V., Cama J., Cotte M. and Tucoulou R. (2013) Analysis of the iron coatings formed during sulphide oxidation at neutral-basic conditions. Geologica Acta 11, 465-481.

 

2.2) Materials per a la remediació de l'aigua

2.2.1) hidroxi-apatita (Apatita II)

Articles relacionats:

  • Oliva et al.  (2010) The Use of Apatite II™ to Remove divalent metal ions Zinc(II); Lead(II); Manganese(II) and Iron(II) from Water in Passive Treatment Systems: Column Experiments. Journal of Hazardous Materials 184, 364-374.
  • Oliva et al.  (2011) Removal of cadmium (II), copper(II), nickel (II), cobalt (II) and mercury(II) from aqueous solutions by Apatite II™: Column Experiments. Journal of Hazardous Materials 194, 312-323.
  • Oliva et al. (2012) Biogenic hydroxyapatite (Apatite IITM) dissolution kinetics and metal removal from acid mine drainage. Journal of Hazardous Materials 213-214, 7-18.

2.2.2) zeolita sintètica

Article relacionat:

  • Cama J., Ayora C., Querol X. and Ganor J. (2005) Dissolution kinetics of synthetic zeolite NaP1 and its implication to zeolite treatment of contaminated waters. Environmental Science and Technology 39, 4871-4877.

2.2.3) MgO

Article relacionat:

  • Rotting T., Cama J., Ayora C., Cortina J.L. and de Pablo J. (2006) The use of Caustic Magnesia to Remove Cadmium, Nickel and Cobalt from Water in Passive Treatment Systems: Column Experiments. Environmental Science and Technology 40, 6438-6443.

2.2.3) calcita

Articles relacionats:

  • Offeddu F.G., Cama J., Soler J. M. and Putnis C.V. (2014) Direct nanoscale observations of the coupled dissolution of calcite and dolomite and the precipitation of gypsum. Beilstein Journal of Nanotechnology 5, 1245-1253.
  • Offeddu F.G., Cama J., Soler J. M., Davila G., McDowell A., Craciunescu T. and Tiseanu I. (2015) Processes affecting the efficiency of limestone in passive treatments for AMD: Column experiments. Journal of Environmental Chemistry Engineering 3, 304-316.

2.2.5) fluorita

Article relacionat:

  • Cama et al. (2010) Fluorite dissolution in acidic pH: in situ AFM and ex situ VSI experiments and Monte Carlo simulations. Geochimica and Cosmochimica Acta, 74, 4298-4311.

(3) DESNITRIFICACIÓ DE L'AIGUA

Articles relacionats:

  • Torrentó et al. (2010) Denitrification of groundwater with pyrite and Thiobacillus denitrificans. Chemical Geology 278, 80-91.
  • Torrentó et al. (2011) Enhanced denitrification in groundwater and sediments from a nitrate-contaminated aquifer after addition of pyrite. Chemical Geology 287, 90-101.
  • Torrentó et al. (2012) Characterization of attachment and growth of Thiobacillus Denitrificans on pyrite surfaces. Geomicrobiology Journal 29, 379-388.

(4) EMMAGATZEMATGE GEOLÒGIC DE  CO2

Articles relacionats:

  • Atanassova et al. (2013) Calcite interaction with acidic sulphate solutions: a vertical scanning interferometry and energy-dispersive XRF study. European Journal of Mineralogy 25, 331-351.
  • Garcia-Rios et al.(2014) Interaction between CO2-rich sulfate solutions and carbonate reservoir rocks from atmospheric to supercritical CO2 conditions: experiments and modeling. Chem. Geol. 383, 107–122.
  • Garcia-Rios et al. (2015) Influence of the flow rate on dissolution and precipitation features during percolation of CO2-rich sulfate solutions through fractured limestone samples. Chemical Geology 414, 95–108.
  • Dávila et al. (2016) Interaction between a fractured marl caprock and CO2-rich sulfate solution under supercritical CO2  Int. J. Greenh. Gas Control 48, 171-185.
  • Dávila G., Luquot L., Cama J., and Soler J.M. (2016) 2D reactive transport modeling of the interaction between a marl and a CO2-rich sulfate solution under supercritical CO2 conditions. International Journal of Greenhouse Gas Control 54, 145-149. 
  • Dávila G., Cama J., Luquot L., Soler J.M., and Ayora C. (2017) Experimental and modeling study of the interaction between a crushed marl caprock and CO2-rich solutions under different pressures and temperatures. Chemical Geology 448, 26-42.
  • Thaysen E.M., Soler J.M., Boone M., Cnudde V., and Cama J. (2017) Effect of dissolved H2SO4 on the interaction between CO2-rich brine solutions and limestone, sandstone and marl. Chemical Geology 450, 31-43.

 

  • adif
  • agencia-catalana-aigua
  • agencia-residus-catalunya
  • aiguas-ter-llobregat
  • ajuntament-badalona
  • ajuntament-barcelona
  • barcelona-regional
  • bridge-technologies
  • cetaqua
  • ciudad-de-la-energia
  • clabsa
  • constructora-san-jose
  • copisa
  • cuadll
  • enresa-solucions-ambientals
  • fcc
  • gemi-arids-catalunya
  • generalitat-catalunya
  • gisa
  • gobierno-espana
  • iberinsa
  • igcg
  • incasol
  • ineco
  • instituto-geologico-minero-espana
  • port-barcelona
  • sacyr
  • sener
  • seventh-framework
  • skb
  • sqm
  • ute-sagrera-ave