biolixiviacion

BIOLIXIVIACIÓN 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.

Figura: Ambas Figuras Señalan a la Thiobacillus Ferrooxidans .

BIOLIXIVIACIÓN 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.

BIOLIXIVIACIÓN 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.

BIOLIXIVIACIÓN 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 extremos

Sulfolobus acidanus, metallosphaera y sulfurococcus.

BIOLIXIVIACIÓN 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.

BIOLIXIVIACIÓN 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.

BIOLIXIVIACIÓN 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 de las bacterias, como Fe3+/H+. El contacto físico entre la bacteria y el mineral no es necesario.

BIOLIXIVIACIÓN 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.

BIOLIXIVIACIÓN Mecanismo indirecto: El sulfuro metálico es oxidado químicamente por la acción del agente oxidante, Fe 3+. La función de los microorganismos es regenerar a esta especie. Si la oxidación química es completa se obtienen Fe2+ y SO42-.

BIOLIXIVIACIÓN Cuando es incompleta se generan Fe 2+ y S°, en cuyo caso la bacteria oxida también el S° a SO4-2, regenerando el medio H 2SO4.

BIOLIXIVIACIÓN Ejemplos: Mecanismo Directo CuFeS2 + 9/2 O2 + H+

Cu2+ + 2 SO42- + Fe3+ + 1/2 H2O

Oxidación-biológica

Mecanismo indirecto completo CuFeS2+ 16Fe3+ + 8H2O 17Fe2+ + 17/4 O2 + 17H+

Cu2+ + 2SO42- + 17Fe2+ + 16H+ 17Fe3+ + 17/2 H2O

Oxidación-química

Oxidación-biológica

Mecanismo indirecto incompleto CuFeS2 + 4Fe3+ 5Fe2+ + 5/4 O2 + 5H+

2Sº + 3 O2 + 2H2O

Cu2+ + 2Sº + 5Fe

2+

5Fe3+ + 5/2 H2O

2H2SO4

Oxidación-química Oxidación-biológica Oxidación-biológica

BIOLIXIVIACIÓN Bacterias Asociadas a la Lixiviación de Minerales: 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

BIOLIXIVIACIÓN 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 1.2 millones de toneladas Mine (Australia) (in situ)

1991

BIOLIXIVIACIÓN 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

1,000

1994

 Ashanti ( Ghana )

Youanmi ( Australia )

120

1994 -1998

BIOLIXIVIACIÓN VENTAJAS 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

•

Se generan productos estables.

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.

BIOLIXIVIACIÓN 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.

BIOLIXIVIACIÓN 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.

BIOLIXIVIACIÓN

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