Introducción a la lixiviación bacteriana

INTRODUCCION A LA LIXIVIACIION BACTERIANA

Un hito en la historia cuprífera se comenzó a gestar en 1947, con el descubrimiento de un microorganismo presente en las aguas de drenaje de una mina de carbón española donde se oxidaba fierro y azufre. Esta era la Thiobacillus ferrooxidans, bacteria que forma parte del proceso de obtención de cobre.

Una vez descubierta, se determinó 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 tradicionalmente eran sometidos a procesos más largos, costosos y contaminantes. Las bacterias liberan fuerzas químicas y biológicas que se refuerzan 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.

ORIGENES DE LA BIOLIXIVIACION

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.

¿QUÉ ES LO QUE HACEN?

¿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

“Al 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 AMBIENTEPara 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

THIOBACILLUS THIOOXIDANS

BACTERIAS

CLASIFICACION

THIOBACILLUS FERROOXIDANS

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).

CLASIFICACIONLos microorganismos acidófilos importantes en biolixiviación se clasifican en tres grupos:

TIPO DE MICROORGANISMOS GENERO

MESOFILOS

TERMOFILOS MODERADOS

TERMOFILOS EXTREMOS

THIOBACILLUS Y LEPTOSPIRILLIUM

SULFOBACILLUS

SULFOLOBULOS ACIDANUSMETALODPAHERAY SULFUROCOCCUS

THIOBACILLUS FERROXIDANS

ESTA BACTERIA ES PROPIA DEL MINERAL, POR LO CUALSOLO 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.

FeS2

Th F

Th F

Th F

Th F

THIOBACILLUS FERROOXIDANS

O2

CO2

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 FE2 Y AL S2

FeS2Th F

Th F

Th F

THIOBACILLUS FERROOXIDANS

Fe2

SO4

3- SE GENERAN SULFATOS SOLUBLES

FeS2Th F

Th F

Th F

Th F

4- MINERAL DISUELTO POR LOS MICROORGANISMOS

Th F

Th F

Th F

Th F

CuS

Fe 3

1-EL MINERAL SE OXIDA QUIMICAMENTE

Cu 2

SO4

2- SI LA SOLUCION ES COMPLETA SE GENERAN Fe2, Cu2

Y SULFATO

Fe 2

Th F

CuS

Fe 2 Th F

CO2

O2

3-LA BACTERIA REGENERA EL OXIDANTE QUIMICO Fe3

Th F

CuS

Fe 3

4- EL CONTACTO FISICO NO ES NECESARIO

¿COMO SON LAS BACTERIAS?

REPRODUCCIONGeneralmente las bacterias se reproducen por bipartición, como se

ve en el siguiente esquema:

Tras la duplicación del ADN, que esta dirigida por la ADN-

polimerasa 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 COMOUNA 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

BIOLIXIVIACION

VENTAJAS DE LA:

TRATAMIENTO DEMINERALES QUE POR OTROS METODOS SERIA IMPOSIBLE TRATAR

EL APROVECHAMIENTO DE RECURSOS NATURALES PRESENTES EN EL MEDIO

EL CUIDADO DEL MEDIO AMBIENTE DURATE