Introducción a la lixiviación bacteriana

INTRODUCCION A LA LIXIVIACIION BACTERIANA

ORIGENES DE LA BIOLIXIVIACION Un hito en la historia cuprífera se comenzó c omenzó a gestar en 1947, con el descubrimiento de un microorganismo presente en las aguas de drenaje de una mina mina de carbón española donde se oxidaba fierro y azufre. Esta era la Thiobacillus ferrooxidans, bacteria bacteria que forma for ma parte del proceso de obtención de cobre. Una vez descubierta, se determinó deter minó que era la responsable de la oxidación de los minerales sulfurados que contenían el metal rojo, acelerando su lixiviación desde minerales de baja ley, los que que tradicionalmente eran sometidos a procesos más largos, costosos y contaminantes. Las bacterias liberan fuerzas químicas y biológicas que se refuerzan refuer zan en un plan común que explota la biotecnología: degradar los sulfuros a formas solubles, a velocidades de medio a un millón de veces más rápidas que si estuvieran expuestos al aire y al agua en ausencia de bacterias.

¿QUÉ ES LO QUE HACEN? Estas bacterias oxidan algunas formas reducidas de azufre y hierro contenidos en los minerales, simplemente porque de esa reacción obtienen la energía necesaria para su reproducción y crecimiento. Adicionalmente requieren oxígeno y dióxido de carbono, los que obtienen del aire, y otros nutrientes necesarios para su crecimiento, como pequeñas cantidades de nitrógeno y fósforo.

¿PARA QUE SE HACE? A consecuencia de sus propiedades metabólicas resultan fuerzas químicas y biológicas que se refuerzan en un plan común que explota la biotecnología: degradar los sulfuros metálicos a formas solubles, a velocidades de a lo menos medio a un millón de veces más rápidas que si estos minerales estuvieran expuestos al aire y al agua en ausencia de bacterias.

¿CON QUE TIPO DE MINERAL SE REALIZA? Antes de explicar el proceso de extracción se debe aclarar que el cobre es un metal que no existe en estado puro, sino que está combinado en una gran variedad de minerales los que se dividen en tres clases: en la primera categoría están los óxidos que se disuelven muy fácilmente en un ácido suave, permitiendo una rápida extracción del cobre; en segundo lugar están los sulfuros secundarios, como la Calcocina y la Covelina, que sólo se disuelven por oxidación mediante el uso de un ácido muy fuerte y un agente oxidante; y finalmente están los sulfuros primarios, minerales insolubles o muy lentamente solubles en el tratamiento ácido, que por lo anterior no se lixivian sino que son tratados mediante Pirometalurgia.

¿COMO SE TRABAJA EL MINERAL? El mineral se trabaja en pilas mediante la cual el mineral está dispuesto en un lecho de dos, tres o seis metros de altura, y que posteriormente es regado con ácido, esta innovación fue una parte clave para el desarrollo de la aplicación industrial controlada de la lixiviación bacteriana, ya que el mineral no está inundado como en las piscinas, sino que hay aire y solución lixiviante que permite el crecimiento bacteriano.

DE LA LIXIVIACION A LA BIOLIXIVIACION En 1980 comenzaron a lixiviar óxidos y más tarde intentaron explotar los sulfuros secundarios, descubriendo que la lixiviación era también aplicable a estos minerales ³Al principio no estaba muy claro a qué se debía la oxidación observada en sulfuros, pero al realizar una serie de análisis encontramos que las bacterias eran responsables en parte de ella, y digo en parte, porque hay oxidación química y biológica, y la segunda nunca había sido considerada fundamental en el proceso´

¿POR QUE SE TRABAJA EN PILAS? Para mejorar la parte biológica se utilizó la experiencia que la minera tenía en el diseño y construcción de pilas para que el mineral fuera permeable al líquido y al aire, debido a que se necesita que el ácido atraviese toda la pila sin que ésta se tape ni se inunde. Esto, aunado con nuestra experiencia en la parte bacteriana, permitió desarrollar un proceso que no era nuevo en su concepto, pero sí en la forma, donde se planeaba explotar un yacimiento de cobre en función únicamente de biolixiviación

EL MEDIO AMBIENTE

Para el ambiente, la introducción de una tecnología basada en biolixiviación representa un importante adelanto, ya que produce un impacto ambiental varias veces inferior a la tecnología clásica de Pirometalurgia. En esta última, los sulfuros tratados en fundiciones, producen humos de chimeneas con altos contenidos de dióxido de azufre y arsénico. En la disolución de minerales sulfurados participan bacterias que requieren sólo de compuestos inorgánicos muy simples para multiplicarse, los mismos que se encuentran comúnmente en las aguas de los procesos Hidrometalúrgicos. Otra de las características especiales de estas bacterias es su capacidad de crecer en soluciones extremadamente ácidas para el común de los microorganismos (pH entre 1,5 y 3,5).

MICROORGANISMOS BACTERIAS CLASIFICACION THIOBACILLUS FERROOXIDANS

THIOBACILLUS THIOOXIDANS 

PROPIEDADES DE LAS BACTERIAS

ALGUNAS CARACTERISTICAS DE LAS BACTERIAS ADAPTABILIDAD OBTENCION DE ENERGIA MEDIO AMBIENTE

MEDIO AMBIENTE Hay especies de bacterias que se desarrollan mejor en determinados intervalos característicos de temperatura. Algunas, las criófilas, en frío (< 20°C); las mesófilas, en caliente (20-40°C); las termófilas moderadas, en un medio más caliente (40-55°C); y algunas, las termófilas extremas, necesitan ambientes muy calientes (> 55°C).

CLASIFICACION Los microorganismos acidófilos importantes en biolixiviación se clasifican en tres grupos:

TIPO DE MICROORGANISMOS MESOFILOS

GENERO THIOBACILLUS Y LEPTOSPIRILLIUM

TERMOFILOS MODERADOS

SULFOBACILLUS

TERMOFILOS EXTREMOS

SULFOLOBULOS ACIDANUS METALODPAHERAY SULFUROCOCCUS

THIOBACILLUS FERROXIDANS ESTA BACTERIA ES PROPIA DEL MINERAL, POR LO CUAL SOLO BASTA CON DARLE LAS CONDICIONES NESESARIAS PARA SU REPRODUCCION Y DESARROLLO, ESTA BACTERIA OXIDA O REDUCE COMPUESTOS DERIVADOS DE AZUFRE Y MINERALES SULFURADOS.

THIOBACILLUS THIOXIDANS ESTA BACTERIA ES CAPAS DE OXIDAR EL AZUFRE ELEMNTAL DE LOS MINERALES SULFURADOS

LIXIVIACION DIRECTA Las bacterias ferroxidantes también pueden lixiviar sulfuros metálicos directamente sin la participación del sulfato férrico producido biológicamente.

THIOBACILLUS FERROOXIDANS

CO2 Th F

Th F

O2

Th F

FeS2 Th F

1-EL CONTACTO FISICO ENTRE LA BACTERIA Y EL MINERAL ES NECESARIO. 2- LA BACTERIA TOMA EL OXIGENO Y EL BIOXIDO DE CARBONO Y OXIDA AL FE 2 Y AL S2

THIOBACILLUS FERROOXIDANS

SO4 Th F

Fe2

Th F

FeS2 Th F

3- SE GENERAN SULFATOS SOLUBLES

Th F Th F

Th F

Th F

Th F

Th F

FeS2 Th F

Th F 4- MINERAL DISUELTO POR LOS MICROORGANISMOS

Cu 2 Fe 23 Th F SO4

CuS

1-EL MINERAL SE OXIDA QUIMICAMENTE 2- SI LA SOLUCION ES COMPLETA SE GENERAN Fe2, Cu2 Y SULFATO

CO2 Fe 2

CuS

Th F

O2

Fe 3 Th F

CuS

3-LA BACTERIA REGENERA EL OXIDANTE QUIMICO Fe 3 4- EL CONTACTO FISICO NO ES NECESARIO

¿COMO SON LAS BACTERIAS?

REPRODUCCION Generalmente las bacterias se reproducen por bipartición, como se ve en el siguiente esquema:

Tras la duplicación del ADN, que esta dirigida por la ADNpolimerasa que se encuentra en los mesosomas, la pared bacteriana crece hasta formar un tabique transversal separador de las dos nuevas bacterias.

RESUMEN LA BIOLIXIVIACION DE MINERALES SE PRESENTA COMO UNA ALTERNATIVA ECOLOGICA PARA LA EXTRACCION DE MINERALES SULFURADOS DE BAJA LEY. LA GRAN RENTABILIDAD QUE PROVOCA EN LA EMPRESA MINERA POR SU BAJO COSTO Y ALTO RENDIMIENTO. UNA VES ACTIVADA LA BACTERIA POR SI MISMA GENERA SU AMBIENTE

RESUMEN VENTAJAS DE LA: BIOLIXIVIACION

TRATAMIENTO DE EL CUIDADO DEL MEDIO MINERALES QUE POR  AMBIENTE DURATE OTROS METODOS SERIA IMPOSIBLE EL APROVECHAMIENTO TRATAR  DE RECURSOS NATURALES PRESENTES EN EL MEDIO