introducción a la lixiviación bacteriana
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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