biolixiviacion biorremediacion moq tac 2014 (1)

Presentacin de PowerPoint

Cuando hablamos de microbios (bacterias, hongos y levaduras), lo primero que viene a nuestra mente son aquellos organismos microscpicos responsables de las enfermedades que aquejan al ser humano: diarreas, clera, tuberculosis, tifoidea, infecciones urinarias, o pie de atleta, entre otras.

Los microbios cumplen una serie de tareas beneficiosas y fundamentales para la humanidad y la vida en su conjunto. Jams imaginamos que existan microorganismos tiles en la fabricacin de productos como vino, cerveza, yogurt, pan, medicamentos, entre otros; o que sean capaces de vivir en condiciones extremas de temperatura y acidez siendo tiles en la extraccin de metales contenidos en minerales.

El empleo de microorganismos bacterias, levaduras y hongos como catalizadores de procesos industriales se conoce como BIOTECNOLOGA, y en el sector minero mundial concita gran inters por la enorme posibilidad de recuperar metales presentes en minerales difciles de tratar con la tecnologas convencionales, asi como tratar efluentes generados en la etapa productiva.

PRENSA REGIONAL MOQUEGUA, Diciembre 13, 2013, pp6

En un principio, cuando se quera explicar la habilidad y el empleo de microorganismos en la disolucin de metales generalmente se hablaba de

LIXIVIACIN BACTERIANA o BIOLIXIVIACIN y para darle una mayor

jerarqua se la elevaba al rango de BIOHIDROMETALURGIA o simplemente

BIOMETALURGIA. Esto bsicamente porque los estudios, y las aplicaciones

industriales, se concentraban en la disolucin o lixiviacin de cobre o uranio.

La lixiviacin bacteriana se explicaba como un proceso natural que se vale de la capacidad de cierto grupo de microorganismos

principalmente bacterias del gnero Acidithiobacillus (antes

Thiobacillus) - de oxidar sulfuros metlicos hacia sus sulfatos

solubles correspondientes, con la produccin de cido sulfrico y

sulfato frrico. (Guerrero, 2008)

Con el surgimiento del inters de recuperar oro a partir de menas refractarias, naci el concepto de BIOOXIDACIN DE

SULFUROS, necesario para explicar la participacin

bacteriana en un mecanismo muy distinto que para la disolucin

del cobre.

Una primera definicin del trmino nos permite decir que la biominera es la disciplina que estudia y aplica la utilizacin de microorganismos para facilitar la extraccin y recuperacin de metales desde yacimientos minerales conteniendo hierro y/o sulfuros, concentrados sulfurados en pilas o biorreactores.

En un sentido ms amplio, aplica la biotecnologa a la industria minero-metalrgica en tres bioprocesos (Bio-lixiviacin, Bio-oxidacin y Bio-mineralizacin) para lograr la purificacin de metales, cada uno emplea microorganismos especficos con variaciones con el sustrato (minerales) y los productos (Iones, metales, polmeros, cidos, etc) para aumentar la productividad de la Industria y tener menor impacto al medio ambiente.

Adicionalmente, implica otras reas:

Biosorcin de metales txicos y valiosos

Bioremediacin

Fitoremediacin

Biosensores. Biomonitores. Biomarcadores.

Diseo de bioreactores e Ingeniera ecolgica

Tratamiento biolgico de efluentes y desechos: drenajes cidos, efluentes cianurados.

Mejoramiento gentico

Reduccin pasiva y activa de sulfatos

Pantanales o wetlands modificados con ingeniera

Biocidas en pilas de roca estriles

Ingeniera ecolgica para purificacin de soluciones

Tapones biolgicos impermeabilizar superficie de botaderos.

Fosfato de origen biolgico para estabilizar residuos.

Tratamiento biolgico de aguas residuales.

Biosurfactantes

Biofiltros para tratamiento de gases txicos, otros mas

MICROORGANISMO

FUENTE

ENERGETICA

pH TEMPERATURA

(C)

Acidithiobacillus ferrooxidans Fe+2 , U+4 , S 1.5 25 - 30

Acidithiobacillus thiooxidans S , Fe+2 2.0 25 - 30

Leptospirillum ferrooxidans Fe+2 1.5 25 - 35

Sulfolobus S, Fe+2 , C org. 2.0 > 60

Acidiphilium cryptum C orgnico 2.0 25 - 35

Th. intermedius S , S-2 , C org. 2.5 30

Th. napolitanus S, S-2 2.8 30

Th. acidophilus S, S-2 3.0

Th. thioparus S, S-2 3.5

Thiobacillus TH2 y TH3 Fe+2, S-2 6.0 50

Metallogenium sp. Fe+2 4.5

Hetertrofos C org. 25 - 40

Anteriormente conocido como Thiobacillus ferrooxidans

Bacilo de aproximadamente 0.5 de ancho por 1.0 de largo.

Acidfilo: Desarrolla a valores de pH en un rango entre 1.5- 3.0, siendo el ptimo 2.0.

Desarrolla a temperaturas entre 30C-45C, estando el ptimo entre 35 y 40C.

Oxida compuestos de Fe+2 y S reducido.

Ampliamente estudiada y empleada en la disolucin de cobre y en el pre-tratamiento de sulfuros aurferos refractarios.

Considerado como uno de los ms importantes contribuyentes al drenaje cido en canchas de relaves con altos contenido de pirita

Acidithiobacillus ferrooxidans microscopio de contraste Fuente: South African Society for Microbiology

(http://sasm.org.za/blog/item/4-prof-doug-

rawlings.html#.UMCr6eTK44x)

Acidithiobacillus ferrooxidans visto con microscopio electrnico de transmisin. Escala 500nm

Fuente: Journal of Bacteriology. (http://jb.asm.org/content/178/19/5776.short)

Acidithiobacillus ferrooxidans (cont.)

Otros microorganismos asociados

Leptospirillum

Ferroplasma Sulfolobus

Metallosphaera

Leptospirillum es un gnero de bacterias ferro-oxidantes que juegan un papel importante en la lixiviacin industrial y la oxidacin mediada microbiolgicamente .

Los miembros de Leptospirillum son considerados actualmente como los principales responsables de la oxidacin de fierro en estos procesos industriales de lixiviacin en tanques.

Son considerados los principales responsables de la generacin de aguas cidas, por lo que se han convertido en los actores principales en estos procesos.

Los sulfolabales se encuentran en fumarolas volcnicas creciendo a un pH entre 2 y 3 y a una temperatura entre 75 - 80 C.

Su aplicacin en procesos de lixiviacin y oxidacin bacteriana de minerales permititan reducir considerablemente los costos en energa.

S. tokodaii cepa 7, es capaza de oxidar sulfuro de hidrgeno a sulfato de manera intracelular, que podra ser empleado en el tratamiento de aguas industriales.

Ferroplasma spp. Son microorganismos acidoflicos que favorecen la desintegracin y disolucin de los sulfuros metlicos, principalmente pirita.

Esta capacidad tiene un papel importante en el ciclo geoqumico del azufre y lo convierte en responsable de la generacin de aguas cidas.

Ferroplasma permite disminuir la tasa de pirita mediante la regeneracion de fierro frrico, el principal oxidante de lapirita a nivels bajos de pH.

Se produce por la catlisis que los organismos ejercen durante la disolucin de algunas menas por diferentes mecanismos, de

modo que el microrganismo se sirve del mineral como

combustible, lo utiliza para sobrevivir y libera metales sin

requerir una aplicacin externa de energa.

Fe+2 Fe+3+ e-

Directa

MS + 2 O2 MSO4

FeS2 + 7.5 O2 + H2O Fe2(SO4)3 + H2SO4

Indirecta

MS + Fe2(SO4)3 MSO4 + S + 2 FeSO4

2 FeSO4 + H2SO4 + 0.5 O2 Fe2(SO4)3 + H2O

S + 1.5 O2 + H2O H2SO4

TEMPERATURA NUTRIENTES

OXIGENO TAMAO DE

LA PARTICULA

FUENTE DE ENERGIA PRESENCIA DE

INHIBIDORES

pH LUZ

Sulfuros de Cobre

Proceso ms ampliamente estudiado.

Por accin bacterial el cobre se transforma en Sulfato de cobre soluble a partir del cual el metal puede ser recuperado por cementacin o SX/EW.

Los sulfuros secundarios son oxidados ms fcilmente.

4 CuFeS2 + 17 O2 + H2SO4 4 CuSO4 + 2 Fe(SO4)3 + 2 H2O

CuS2 + H2SO4 + 2.5 O2 2 CuSO4 + H2O

A nivel industrial se aplica con xito en Chile, USA , Per, etc.

Proceso BIOCOP para el tratamiento de cobre arsenical.

Lixiviacin en Botaderos de Toquepala.

BIOOXIDACION EN PILAS

Sulfuros de Cobre

Sulfuros Aurferos Refractarios

Romper la matriz de sulfuro (pirita o arsenopirita) en la que se encuentra atrapada la partcula aurfera.

2 FeAsS + 7 O2 + H2SO4 + H2O Fe2 (SO4)3 + 2 H3 AsO4

En este caso, y a diferencia de los metales base, la tecnologa bacteriana resulta siendo un pre-tratamiento antes que una disolucin propiamente dicha del metal.

El enorme desarrollo e inters surgido por la biolixiviacin se debe a la necesidad de recuperar el oro contenido en menas de difcil tratamiento.

Es posible tratar sulfuros refractarios empleando tanques agitados o pilas (heaps): BiOx, MinBac, Newmont, Geocoat.

El proceso fue desarrollado por Newmont