La aplicación de nanoparticulas de Fe a suelos contaminados por metales pesados y metaloides ha sido ampliamente propuesto para su inmovilización en suelos. Basado en el uso de nanopartículas de hierro en aguas y efluentes contaminados por metales pesados y metaloides para luego separar las partículas mediante imanes, se está empezando a ensayar la utilización de esta técnica en suelos. En este estudio se utilizaron 2 suelos de la Comunidad de Madrid, 2 dosis de nanopartículas de magnetita (5 y 10%), 3 niveles de humedad (seco, capacidad de campo y saturación) y 4 periodos de incubación (4, 10, 20 y 40 días). Despues de cada periodo, se secaron las muestras y se separó una fracción atraída por un electroimán. Se determinó Cu y Zn en el suelo restante. Se observo que el imán atraía cantidades relativamentes altas de suelo y que la cantidad de Cu y Zn en el suelo disminuía. Se observó que al incrementar la cantidad de magnetita que se añadía, el nivel de humedad y el tiempo de incubación, tambien aumentaba la redución de metales en suelos por lo que estas 3 variables se puede modificar para optimizar la extracciónde metales en suelos contaminados

Caballero Mejía, Bibiana

Moliner Aramendia, Ana María

Pérez Esteban, Javier

Sanchís Pérez, Inés

Servicio de Coordinación de Bibliotecas de la Universidad Politécnica de Madrid

\ÉL\É CICS2018 
Utilización de nanopartículas de magnetita en la descontaminación de 
suelos afectados por actividad minera 
Use of magnetite nanoparticles for decontamination of soils affected by 
mine activity 
Javier Pérez-Esteban1, Bibiana Caballero-Mejía2, Inés Sanchís1, Ana Moliner1* 
1
 Dpto. de Producción Agraria, Unidad de Edafología. ETSI Agraria, Alimentaria y de Bio-sistemas. 
Universidad Politécnica de Madrid. Avda. Complutense s/n 28040 Madrid. *ana.moliner@upm.es 
2
 Facultad de Ciencias, Escuela de Geociencias, Universidad Nacional de Colombia (Medellín) 
Resumen 
La aplicación de nanoparticulas de Fe a suelos contaminados por metales pesados y metaloides ha sido ampliamente 
propuesto para su inmovilización en suelos. Basado en el uso de nanopartículas de hierro en aguas y efluentes contaminados 
por metales pesados y metaloides para luego separar las partículas mediante imanes, se está empezando a ensayar la 
utilización de esta técnica en suelos. En este estudio se utilizaron 2 suelos de la Comunidad de Madrid, 2 dosis de 
nanopartículas de magnetita (5 y 10%), 3 niveles de humedad (seco, capacidad de campo y saturación) y 4 periodos de 
incubación (4, 10, 20 y 40 días). Despues de cada periodo, se secaron las muestras y se separó una fracción atraída por un 
electroimán. Se determinó Cu y Zn en el suelo restante. Se observo que el imán atraía cantidades relativamentes altas de 
suelo y que la cantidad de Cu y Zn en el suelo disminuía. Se observó que al incrementar la cantidad de magnetita que se 
añadía, el nivel de humedad y el tiempo de incubación, tambien aumentaba la redución de metales en suelos por lo que estas 3 
variables se puede modificar para optimizar la extracciónde metales en suelos contaminados. 
Palabras clave: nanoparticulas, magnetita, metales pesados, metaloide, suelo contaminado 
Abstract 
The application of Fe nanoparticles to soils contaminated by heavy metals and metalloids has been widely proposed for its s 
immobilization in the soil. Due to the utilization of iron nanoparticles in heavy metal and metalloids contaminated waters, to later 
separate the particles by means of magnets, the use of this technique in soils is beginning to be tested. In this study, 2 soils 
from the Community of Madrid, 2 doses of magnetite nanoparticles (5% and 10%), 3 moisture levels (dry, field capacity and 
saturation) and 4 incubation periods (4, 10, 20 and 40 days) were used. After each period, the samples were dried and the 
fraction attracted by an electromagnet was separated. Cu and Zn were determined in the remaining soil. It was observed that 
the magnet attracted relatively high amounts of soil and that the amount of Cu and Zn in the soil decreased. It was observed 
that increasing the amount of magnetite added, the humidity level and the incubation time, also increased the reduction of 
metals in soils. For this reason, these variables can be modified in order to optimize the extraction of metals from soils. 
Keywords: nanoparticles, magnetite, heavy metals, metalloids, contaminated soil 
365 I VIII Congreso Ibérico de las Ciencias del Suelo I CICS2018 I Protección y Restauración de suelos 
Introducción 
La actividad minera ha dejado tras su 
abandono elevadas cantidades de 
pasivos, con cantidades elevadas de 
metales pesados y arsénico que afectan a 
los suelos y la vegetación de zonas 
aledañas. Una forma de remediación de 
dichos suelos ha sido la excavación de los 
terrenos contaminados para su tratamien-
to, lo que resulta medioambientalmente 
destructivo y caro. Alternativamente exis-
ten otras técnicas menos destructivas que 
a menudo implican largos periodos de 
tiempo como puede ser la fitorreme-
diación. Existen diversas técnicas de 
fitorremediación en función de cómo y en 
qué parte de la planta se acumulan los 
metales. Además, no todas las plantas 
son capaces de adsorber todos los 
metales de la misma forma y en ocasiones 
se utilizan compuestos químicos o la 
misma actividad microbiológica para que 
los metales y metaloides estén más 
disponibles [1,2]. Paralelamente se 
desarrollan técnicas para descontaminar 
aguas, y una de dichas técnicas es la 
utilización de nanopartículas basadas en 
óxidos de Fe. El uso de nanopartículas 
magnéticas (MNP) como materiales 
adsorbentes para abordar problemas 
ambientales ha recibido una atención 
creciente debido a su capacidad de 
adsorción de iones metálicos y arsénico y 
su fácil separación de soluciones acuosas 
usando un imán siendo adecuado para 
extraer selectivamente iones de metales 
pesados de aguas residuales o efluentes 
industriales [3,4,5]. Su uso para la sepa-
ración de metales pesados en suelos 
contaminados no está tan extendido, pero 
podemos encontrar algunos estudios que 
utilizan nanopartículas de magnetita que 
tiene su superficie modificada (Shipley et 
al. 2011; Fan et al. 2016). 
El objetivo de este trabajo fue investigar la 
capacidad de las nanopartículas de 
magnetita para adsorber los metales y 
metaloides presentes en suelos contami-
nados y su retirada del suelo mediante 
electroimanes. 
Materiales y métodos 
Se han utilizado muestras de dos suelos 
contaminados de explotaciones mineras 
de la Comunidad de Madrid con carac-
terísticas muy distintas. El muestreo se 
realizó en los 20 cm superiores de anti-
guas escombreras tomando 10 submues-
tras para obtener una muestra compuesta. 
Posteriormente en el laboratorio las 10 
submuestras se mezclaron, se homo-
genizaron, se secaron al aire y se pasaron 
por un tamiz de 2 mm. En dichas 
muestras se determinó la textura, pH y 
conductividad eléctrica (CE) en extracto 
1:2,5 (p/p) y se hizo un fraccionamiento de 
metales pesados en los suelos [8]. 
También se determinó la concentración 
total de metales (Cu y Zn) mediante 
digestión con aqua regia en microondas y 
medición en ICP-OES (Tabla 1). 
El ensayo se llevó a cabo en botes de 
centrífuga añadiendo 10 g de muestra de 
suelo y tres dosis diferentes de nano-
partículas de magnetita (0, 5% y 10%) de 
20-30 nm (IoLiTec nanomaterials). Las 
mezclas se prepararon con 3 niveles de 
humedad diferentes (0, capacidad de 
campo (CC) y saturación (S) para 
comprobar el efecto de la humedad. 
También se evaluó el efecto del tiempo de 
contacto entre el suelo y la magnetita 
mediante la incubación de las muestras 
durante 4, 10, 20 y 40 días. Todos los 
tratamientos se realizaron por triplicado. 
Se prepararon 12 repeticiones de cada 
tratamiento para poder sacrificar 3 
repeticiones cada periodo de incubación. 
Finalizado el periodo de incubación de las 
muestras, éstas se secaron y se 
determinó el pH y la CE. Se procedió a la 
separación de las partículas magnetizadas 
utilizando un electroimán (solenoide TDS-
F06A) conectado a un generador de 
corriente continua a 6,6 V y aplicando 
varias pasadas hasta que ya no se 
adherían más partículas al imán. Se 
recogieron y pesaron la fracción adherida 
al imán y la remanente en el suelo, 
determinando en ellas el contenido total 
en metales. 
366 I VIII Congreso Ibérico de las Ciencias del Suelo I CICS2018 I Protección y Restauración de suelos 
Resultados y discusión 
A continuación (Tabla 1) se muestran las 
características de los suelos utilizados en 
el ensayo. Se trata de suelos con textura 
gruesa, de pH ácido y sin problema de 
sales 
Tabla 1 – Propiedades de los suelos contaminados y de la 
magnetita 
Propiedades Colmenarejo Bustarviejo Magnetita 
Arcilla (%) 7,1 2,5 -
Arena (%) 79,3 82,4 -
Clase textural Arena franca Arena franca -
pH 5,8 3,6 6,84 
CE (dS m-1) 0,05 0,16 1,38 
Respecto a la distribución de metals en 
las distintas fracciones del suelo se 
observa que el Cu en el suelo de 
Bustarviejo (Tabla 2) se encuentra 
presente principalmente en la fracción 
residual (mas del 50%), que es la mas 
inerte, y en la fracción unido a óxidos de 
hierro por lo que podría ser susceptible de 
ser retirado del suelo por un imán, incluso 
sin la adición de la magnetita. Sin 
embargo, en el suelo de Bustarviejo está 
principalmente en la fracción residual y 
prácticamente la misma cantidad está 
asociada a la materia orgánica y a los 
óxidos de hierro. 
Tabla 2 – Fraccionamiento de Cu en los suelos (mg kg-1) 
Colmenarejo Bustarviejo 
Soluble 
Intercambiable 
Soluble al ácido 
Unido a óxidos de hierro 
Unido a materia orgánica 
Residual 
Suma de fracciones 
Total 
4,17 
279 
376 
1844 
408 
636 
3547 
3202 
1,12 
10,3 
4,83 
43,0 
35,6 
1684 
1779 
2496 
Por otra parte, el Zn en el suelo de 
Colmenarejo (Tabla 3) está en las 
fracciones más lábiles, aunque en bajas 
concentraciones, siendo la fracción unida 
a los óxidos de hierro la mayoritaria. Por 
otra parte, en el suelo de Bustarviejo el Zn 
está presente en concentraciones 
elevadas, principalmente en la fracción 
residual. 
Tabla 3 – Fraccionamiento de Zn en los suelos (mg kg-1) 
Colmenarejo Bustarviejo 
Soluble 
Intercambiable 
Soluble al ácido 
Unido a óxidos de hierro 
Unido a materia orgánica 
Residual 
Suma de fracciones 
Total 
0,35 
4,81 
1,2 
31,2 
12,6 
183 
233 
239 
1,99 
6,02 
2,0 
50,4 
55,3 
9156 
9272 
11486 
Al separar la la fracción atraída por el 
electroimán, se retira la magnetita y 
supuestamente los óxidos de hierro 
presentes en el suelo. Ambas fracciones 
pueden tener metales adsorbidos, ya sea 
porque inicialmente estaban asociados a 
los óxidos de hierro, o porque se han 
transferido durante el periodo de 
incubación. 
Al observar los datos referentes al Cu que 
queda sin retirar en el suelo de Bustarviejo 
(Tabla 4), vemos en primer lugar que ya 
desde el principio hay una disminución 
importante de Cu en los primeros días con 
respecto al inicial y esa disminución 
continua suavemente durante el periodo 
de incubación. A mayor cantidad de 
magnetita, la retirada de Cu es también 
mayor. En cuanto al efecto de la 
humedad, se observa que hay una ligera 
disminución, pero aún así, a valores de 
humedad más elevados, se retiran 
cantidades ligeramente superiores de Cu 
con ambas concentraciones de magnetita. 
Tabla 4. Concentración de Cu mg kg-1 en el suelo de 
Bustarviejo después de separar la fracción 
imantada 
Capacidad Suelo seco Saturación 
t de campo 
(día) % magnetita % magnetita % magnetita 
5 10 5 10 5 10 
4 1595 1516 1580 1416 1517 1297 
10 1519 1387 1518 1304 1489 1365 
20 1455 1342 1907 1409 2240 1615 
40 1411 1331 1266 1247 1245 1492 
El Zn se encuentra abundamente en el 
suelo de Bustarviejo (Tablas 3 y 5), 
aunque mayoritariamente en la fracción 
residual. En este caso se observa 
claramente el efecto del tiempo de 
incubación disminuyendo casi a la mitad la 
concentración de Zn en el suelo. Incluso 
en seco la concentración disminuye con el 
tiempo de incubación. Dado que en estas 
367 I VIII Congreso Ibérico de las Ciencias del Suelo I CICS2018 I Protección y Restauración de suelos 
condiciones la transferencia de metales a 
los óxidos de hierro es bastante 
improbable, el mecanismo es posible-
mente a través de la imantación de las 
partículas que contenían Zn de forma 
adsorbida. En condiciones de saturación, 
el tratamiento con la dosis elevada de 
magnetita tiene menor capacidad de 
extracción de Zn. Posiblemente, en 
condiciones de saturación, el Fe(III) de la 
magnetita se reduce a Fe(II), disminu-
yendo la capacidad de imantar partículas 
colindantes. 
Tabla 5. Concentración de Zn mg kg-1 en el suelo de 
Bustarviejo después de separar la fracción 
imantada 
Capacidad de Suelo seco Saturación 
t campo 
días % magnetita % magnetita % magnetita 
5 10 5 10 5 10 
4 11035 10862 10539 10555 10659 8512 
10 10968 10713 10535 9006 10712 9143 
20 9147 8945 9536 7460 9707 8449 
40 7553 6741 7508 7485 7470 7873 
En el suelo de Colmenarejo el Cu dismi-
nuye en los primeros días de incubación, 
incluso en el suelo seco. Parece indicar 
que se retira todo el Cu asociado 
inicialmente a los óxidos de hierro. A partir 
la dosis de magnetita y el grado de 
humedad tienen un efecto muy ligero 
Tabla 6. Concentración de Cu mg kg-1 en el suelo de 
Colmenarejo después de separar la fracción 
imantada 
Capacidad Suelo seco Saturación 
t de campo 
(días) % magnetita % magnetita % magnetita 
5 10 5 10 5 10 
4 2963 2846 2841 2442 2534 2492 
10 2960 2880 2617 2493 2630 1982 
20 2891 2787 2437 2206 2519 2203 
40 2963 2852 2441 2323 2817 2370 
El Zn, que no es un elemento mayoritario 
en el suelo de Bustarviejo (Tabla 7), 
muestra una disminución en el suelo al 
aumentar la humedad y al aumentar la 
concentración de magnetita. El tiempo de 
incubación en que la magnetita está en 
contacto con el suelo también afecta a la 
retirada de Zn de este suelo. 
Tabla 7. Concentración de Zn mg kg-1 en el suelo de 
Colmenarejo después de separar la fracción 
imantada 
Capacidad de Suelo seco Saturación 
t campo 
días % magnetita % magnetita % magnetita 
5 10 5 10 5 10 
4 233 226 197 190 218 198 
10 225 218 197 201 189 162 
20 203 208 169 170 186 168 
40 187 209 169 154 185 155 
Conclusiones 
El ensayo demuestra que el uso de 
imanes puede ser un método efectivo en 
la descontaminación de suelos, en 
concreto para la retirada de Cu y Zn, y 
que incluso podría llevarse a cabo sin la 
adición de magnetita. 
Agradecimentos 
Este trabajo ha sido financiado por el 
Ministerio de Economía y Competitividad 
(proyecto CTM201347874-C-1R). 
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368 I VIII Congreso Ibérico de las Ciencias del Suelo I CICS2018 I Protección y Restauración de suelos 


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