Simulación y optimización de barreras reactivas permeables múltiples (multi-PRB) para el drenaje ácido de mina (AMD)...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Ambiental; Tecnologías de Tratamiento de Agua; Geoquímica

Sus antecedentes:

• El drenaje ácido de mina (AMD) plantea importantes desafíos ambientales.
• Las barreras reactivas permeables (PRB) son una tecnología de tratamiento in situ prometedora para AMD.
• La implementación actual de multi-PRB está limitada por la falta de comprensión mecanicista y herramientas de toma de decisiones.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un modelo numérico de procesos acoplados para simular la eliminación sinérgica de TFe y SO₄2⁻ en multi-PRB.
• Proponer un enfoque de optimización integrado con aprendizaje automático (ML-NSGAII) para el diseño eficiente de multi-PRB.
• Identificar los parámetros clave de diseño y establecer una estrategia de diseño práctica para el tratamiento de AMD.

Principales métodos:

• Desarrollo de un modelo numérico de procesos acoplados para la simulación de multi-PRB.
• Integración de una red neuronal de retropropagación (BPNN) como modelo sustituto dentro del Algoritmo Genético de Clasificación No Dominada (ML-NSGAII).
• Aplicación de la correlación de Spearman, el análisis SHAP y el método de peso de entropía TOPSIS para la identificación de parámetros y la selección del diseño óptimo.

Principales resultados:

• El enfoque ML-NSGAII redujo la carga computacional en un 99,7 % con un modelo sustituto de alta precisión (R² > 0,99).
• La carga hidráulica y el tamaño del relleno se identificaron como los parámetros de diseño más influyentes.
• El diseño optimizado de multi-PRB, utilizando piedra caliza, carbón vegetal y resina D201, mejoró significativamente la vida útil y la capacidad de tratamiento al tiempo que redujo los costos.

Conclusiones:

• Se ha establecido una estrategia computacionalmente eficiente y práctica para el diseño de multi-PRB para el tratamiento de AMD.
• El marco ML-NSGAII desarrollado ofrece una herramienta robusta para optimizar sistemas complejos de remediación ambiental.
• Esta investigación proporciona información valiosa para la implementación efectiva de multi-PRB en la remediación del drenaje ácido de mina.