biolixiviacion

La biolixiviación se define como el ataque y solubilización de un mineral por acción bacteriana. Cuando la superficie del mineral donde reside la bacteria se humedece, ésta desarrolla toda su actividad oxidando espontáneamente a sulfuros metálicos, generando Fe(III), sulfatos solubles y ácido sulfúrico.

Thiobacillus ferrooxidans 1947) que su presencia en las aguas de mina de Río Tinto en Huelva, España, era responsable del gran deterioro que sufrían los equipos metálicos en las instalaciones de la mina.

Bryner y Beck 1947) encontraron, thiobacillus ferrooxidans y thiobacillus thiooxidans. Otras: Leptospirilium ferrooxidans, sulfobacillus acidanus y sulfolobus.

BIOLIXIVIACIÓNBIOLIXIVIACIÓN

Figura: Ambas Figuras Señalan a la Thiobacillus Ferrooxidans.

Biolixiviación consiste en poner en solución el metal de interés durante la oxidación bacteriana. El metal se recupera de la solución y el residuo sólido se desecha.

Biooxidación proceso oxidar las especies reducidas de azufre y degradar la matriz mineral, generalmente pirita o arsenopirita, la cual contiene oro, plata o ambos metales finamente diseminados.

Figura: Partículas de pirita y calcopirita en presencia de microorganismos mesófilos.


MICROORGANISMOS

Quimiolitótrofos energía mediante la oxidación de materiales inorgánicos.

Autótrofos utilizan el CO2 como única fuente de carbono (autótrofos obligados).

Heterótrofos obtienen CO2 metabolizando compuestos orgánicos.

Algunos heterótrofos tienen la facultad de ser autótrofos en determinadas condiciones (autótrofos facultativos).

Figura: Organismo Autótrofo.


Intervalos característicos de temperatura Criófilas, en frío (< 20°C)Mesófilas, en caliente (20-40°C); Termófilas moderadas, en un medio más caliente (40-55°C); Termófilas extremas, necesitan ambientes muy calientes (> 55°C).

Microorganismos biolixiviantes:

Tipo de microorganismos Géneros

Mesófilos Thiobacillus y leptoespirillium

Termófilos moderados Sulfobacillus

Termófilos extremosSulfolobus acidanus, metallosphaera y

sulfurococcus.


Microorganismos mesófilos

Thiobacillus ferrooxidans (Tf)

•Bastoncillo 0.3 a 0.5 micras de diámetro y de 1.0 a 1.7 micras de longitud.

•Quimiolitoautotrófica, obtiene su energía de las especies reducidas de hierro (Fe 2+) y azufre (S 2-) y utiliza el dióxido de carbono como única fuente de carbono, oxida prácticamente a todos los sulfuros minerales conocidos. •Crece en un rango de pH de 1.0 a 6.0, siendo el óptimo entre 2.0 y 2.5.

• Sobrevive en un intervalo de temperatura de 2 a 40°C, siendo el más favorable

de 28 a 35°C.

• Prolifera por fisión binaria en cuestión de horas.

•En un sistema en actividad alcanza poblaciones de 109 a 1010 células/mL.


Thiobacillus thiooxidans (Tt)

•Semejante al Tf, sin embargo no tiene capacidad para oxidar al Fe2+.

• Posee un flagelo polar que le da mayor movilidad respecto al Tf, •Crece en condiciones óptimas a una temperatura cercana a los 30°C.

Figura: Thiobacillus thiooxidans.


MECANISMOS Predominan básicamente 2 mecanismos de acción: El ataque directo o enzimático del mineral por una o más bacterias.El contacto físico entre la bacteria y el mineral es necesario.

El ataque indirecto del mineral por uno o más productos del metabolismo delas bacterias, como Fe3+/H+. El contacto físico entre la bacteria y el mineral noes necesario.


Mecanismo directo: La bacteria que está en contacto directo con la superficie del mineral, oxida al hierro y al azufre de los sulfuros metálicos a sulfatos. La oxidación proporciona la energía para el crecimiento de las bacterias.


Mecanismo indirecto: El sulfuro metálico es oxidado químicamente por la acción del agente oxidante, Fe3+. La función de los microorganismos es regenerar a esta especie. Si la oxidación química es completa se obtienen Fe2+ y SO4

2-.


Cuando es incompleta se generan Fe2+ y S°, en cuyo caso la bacteria oxida también el S° a SO4

-2, regenerando el medio H2SO4.


Ejemplos:

Mecanismo Directo

CuFeS2 + 9/2 O2 + H+ Cu2+ + 2 SO42- + Fe3+ + 1/2 H2O Oxidación-biológica

Mecanismo indirecto completo

CuFeS2+ 16Fe3+ + 8H2O Cu2+ + 2SO42- + 17Fe2+ + 16H+ Oxidación-química

17Fe2+ + 17/4 O2 + 17H+ 17Fe3+ + 17/2 H2O Oxidación-biológica

Mecanismo indirecto incompleto

CuFeS2 + 4Fe3+ Cu2+ + 2Sº + 5Fe 2+ Oxidación-química

5Fe2+ + 5/4 O2 + 5H+ 5Fe3+ + 5/2 H2O Oxidación-biológica

2Sº + 3 O2 + 2H2O 2H2SO4 Oxidación-biológica



MICROORGANISMOS FUENTE ENERGÉTICA PH TEMPERATURA (ºC)

THIOBACILLUS FERROXIDANS

Fe+2, U+4, Sº 1.5 25 - 35

THIOBACILLUS THIOOXIDANS

Sº 2.0 25 - 35

LEPTOSPIRILLUM FERROXIDANS

Fe+2 1.5 25 - 35

SULFOLOBUS Sº, Fe+2, C orgánico 2.0 > a 60

ACIDIPHILIUM CRYOTUM C orgánico 2.0 25 - 35

TH. INTERMEDIUS Sº, S-2, C orgánico 2.5 30

TH. NAPOLITANAS Sº, S2 2.8 30

THIOBACILLUS TH2 Y TH3

Fe+2, S-2 6.0 50

Bacterias Asociadas a la Lixiviación de Minerales:

APLICACIONES COBRE

Planta Producción Ton/día Operación

Lo Aguirre (Chile) 16,000 1980-1996

Mt. Leyshon (Australia) 1,370 1991-(En cierre)

Cerro Colorado (Chile) 16,000 1993

Girilambone (Australia) 2,000 1993

Ivan-Zar (Chile) 1,500 1994

Quebrada Blanca (Chile) 17,300 1994

Andacollo (Chile) 10,000 1996

Dos Amigos (Chile) 3,000 1996

Zaldívar (Chile) 20,000 1998

Gundpowder's Mammoth Mine (Australia)

1.2 millones de toneladas (in situ)

1991


ORO REFRACTARIOS)

Planta Producción Ton/día Operación

Fairwiew ( Sudáfrica) 35 1986 -1991

Sao Bento ( Brásil ) 150 1990

Harbour Lights ( Australia ) 40 1992 -1994

Wiluna ( Australia ) 115 1993

Ashanti ( Ghana ) 1,000 1994

Youanmi ( Australia ) 120 1994 -1998


VENTAJAS

• Se generan productos estables. El arsénico contenido en menas refractarias de oro y plata estabiliza mediante precipitación como arsenito de hierro en vez de arsénico impuro obtenido por tostación y difícil de eliminar.

• Tiempos más cortos para obtener permisos ecológicos por lo que re- duce globalmente el tiempo de explotación de la zona.

• Menos costo y tiempo para legalizar los desechos.

• Costos de capital y operación menores. En el caso de minerales de ba- ja ley el costo energético está limitado al bombeo de las soluciones.


VENTAJAS

• Ausencia de emisiones de SO2.

• Tecnología apropiada para empresas que no cuentan con gran soporte de personal calificado y de mantenimiento, al utilizar equipos sencillos.

• La selectividad del ataque microbiológico permite la fácil separación de los subproductos.

• Bajo consumo de reactivos. Microorganismos acidifican el medio.

• Su versatilidad es amigable con las variaciones en los parámetros de operación, como la cantidad de sulfuros, la composición mineralógica, etc.


DESVENTAJAS

• Pese a que las bacterias aceleran el proceso de disolución la cinética es aún lenta, días, meses e incluso años dependiendo del material y del método empleado.

• Aunque los equipos que utiliza son sencillos hay dificultad para

implantarla a partir de los procesos en funcionamiento.

• La industria extractiva dispone de muy poco margen de maniobra para la implantación y adaptación de nuevos procesos.



Figura: Imagen Satelital Zona Azul Que Corresponden a Piletas de Biolixiviación y de Solventes.

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