Post on 18-Feb-2018
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 1/29
INGENIERÍ QUÍMIC
BIOTECNOLOGÍ
MONOGRAFÍA
Integrantes:
ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín –
Nº de Legajo: 37.206
ARCE BASTIAS, Fernando Gastón – Nº de Legajo: 35.632
AYORA SANTOS, Matías Nicolás – Nº de Legajo: 37.213
ESTEBAN, María Agustina – Nº de Legajo: 35.655
CANIZO, Iván Ariel – Nº de Legajo: 37.195
ROTONDO, Julieta – Nº de Legajo: 37.443
Curso:
4v6
Año 2015
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 2/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 2 de 29
1. L IXIVIACIÓN .................................................................................................................. 3
2. B IOL IXIVIACIÓN ............................................................................................................ 4
2.1. Mic roor gan ism os ut ilizado s en bioli xiv iaci ón ..................................................... 5
2.2. Efect o de facto res amb ient ales sob re las bac terias ........................................... 8
3. DISEÑO EXPERIMENTAL MEDIANTE TÉCNICAS DE TAGUCHI ................................ 9
3.1. Mag nes io ................................................................................................................ 9
3.2. Sod io .................................................................................................................... 10
3.3. Zin c ....................................................................................................................... 10
3.4. Hier ro .................................................................................................................... 11
3.5. MATRIZ DE TAGUCHI PARA 4 VARIABLES CON 2 NIVELES ........................... 12
4. MECANISMO DEL PROCESO DE L IXIVIACIÓN ......................................................... 12
5. APL ICACION DE LOS PROCESOS BIOTECNOLOGICOS ........................................ 14
5.1. B ioox idación de Sul fu ro s .................................................................................... 14
5.2. Plan tas de Bi oo xidac ión en Operación .............................................................. 15
5.3. Desul fu ri zaci ón de Carbón ................................................................................. 16
5.4. B io rec up erac ión de Metales ............................................................................... 16
5.5. Per spec ti vas Fu tu ras .......................................................................................... 18
6. B IOL IXIVIACIÓN EN PILAS ......................................................................................... 19
7. Tecn ol ogías u til izad as en b io lix iv iac ión ................................................................... 23
8. Impact o ambien ta l ...................................................................................................... 24
8.1. Sus ten tabi li dad .................................................................................................... 26
9. VENTAJAS Y DESVENTAJAS .................................................................................... 27
10. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 28
11. B IBLIOGRAFÍA ........................................................................................................ 29
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 3/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 3 de 29
1. LIXIVIACIÓN
La lixiviación es un proceso en el cual se extrae uno o varios solutos de un sólido,
mediante el uso de un disolvente líquido. Dicho proceso produce el desplazamiento
de sustancias solubles o de alta dispersión. Como es un proceso de transferencia de
masa es esencial que ambas fases entran en contacto íntimo y el soluto o los solutos
pueden difundirse desde el sólido a la fase líquida, lo que produce una separación de
los componentes originales del sólido.
Algunos ejemplos son:
El azúcar se separa por lixiviación de la remolacha con agua caliente.
Los aceites vegetales se recuperan a partir de semillas (como los de
soja y de algodón) mediante la lixiviación con disolventes orgánicos. La extracción de colorantes se realiza a partir de materias sólidas por
lixiviación con alcohol o soda.
Dentro de ésta, tiene una gran importancia en el ámbito de la metalurgia, ya que
se utiliza mayormente en la extracción de algunos minerales como oro, plata y cobre.
También se utiliza en Tecnología Farmacéutica.
Proceso d e l ix iv iac ión
quím ica d el or o y la pl ata.
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 4/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 4 de 29
2. BIOL IXIVIAC IÓN
La biol ix iv iación o l ixiviaci ón bacteriana es
un proceso natural de disolución, ejecutado por un
grupo de bacterias que tienen la habilidad de
oxidar minerales sulfurados, permitiendo la
liberación de los valores metálicos contenidos en
ellos. Por mucho tiempo, se pensó que la
disolución o lixiviación de metales era un proceso
netamente químico, mediado por agua y oxigenoatmosférico. El descubrimiento de bacterias
acidófilas, ferro y sulfooxidantes, ha sido primordial
en la definición de la lixiviación como un proceso
catalizado biológicamente.
En términos más globales, se puede señalar que la biolixiviación es una
tecnología que emplea bacterias específicas para lixiviar, o extraer, un metal de valor
como uranio, cobre, zinc, níquel y cobalto presente en las menas o en un concentrado
mineral. El producto final de la biolixiviación es una solución ácida que contiene el
metal valor en su forma soluble. De otro lado, el término biooxidación es un utilizado
para describir un proceso que emplea bacterias para degradar un sulfuro, usualmente
pirita o arsenopirita, en la que el oro o la plata, o ambos, se encuentran encapsulados.
La tecnología microbiana presenta ventajas sobre los métodos no biológicos, entre los
que podemos encontrar:
1) Requiere poca inversión de capital (las bacterias pueden ser aisladas a partir
de aguas ácidas de minas).
2) Bajos costos de operación necesarios para las operaciones hidrometalúrgicas
en comparación con los procesos convencionales.
3) Relativa ausencia de polución o contaminación ambiental durante el proceso.
4) El tratamiento del creciente acumulo de minerales de baja ley en las minas los
que no pueden ser económicamente procesados por los métodos tradicionales.
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 5/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 5 de 29
2.1. MICROORGANISMOS UTILIZADOS EN B IOLIXIVIACIÓN
Se usan microorganismos que obtienen su energía de la oxidación de
compuestos inorgánicos, es decir, se trata de bacterias que literalmente “comen
piedras”. Son organismos que viven en condiciones extremas, como sería el pH ácido
y altas concentraciones de metales. Tal como los humanos oxidan la glucosa para
conseguir energía y a partir de esta fabrican todos los componentes celulares, estas
bacterias quimiolitoautotróficas utilizan la oxidación de compuestos inorgánicos para
generar todos los componentes de la célula.
Los microorganismos que son responsables de la disolución de los metales a
partir de minerales son, principalmente, organismos quimiosintéticos y autotróficos
pertenecientes al género Thiobaci l lus, aunque no es la única:
Acidi th iobaci l lus ferrooxidans , su nombre indica varias cosas,
acidithiobacillus es acidófilo porque crece en pH ácido, thio porque es capaz de oxidar
compuestos del azufre, bacillus porque tiene forma de bastón y ferrooxidans porque
puede oxidar hierro tambien. Es capaz de oxidar compuestos inorgánicos como ionesferroso (Fe(II)) y azufre, los que le sirven de fuente primaria de energía. El carbono
necesario para su arquitectura celular lo obtiene por fijación de CO2. Vive en depósitos
de pirita, metabolizando hierro y azufre y produciendo ácido sulfúrico. Se ha convertido
en una bacteria de importancia económica en el campo de la lixiviación de minerales
de sulfuro desde su descubrimiento en 1950. Acidithiobacillus ferrooxidans crece a
valores de pH de 4.5 a 1.3 en medio de sal basal, es una bacteria Gram Negativa y
deriva sus requisitos biosintéticos por autotrofía del uso de carbono del dióxido decarbono atmosférico. Son bacterias móviles que poseen un flagelo para esto. Su
temperatura óptima de vida se encuentra en el rango de entre los 45 y 50°C.
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 6/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 6 de 29
Acid i th iobaci l lus thiooxidans , consume azufre como su principal fuente
de energía y produce ácido sulfúrico, la energía liberada de esta forma es
aprovechada por la bacteria para su crecimiento. Además de azufre, este Thiobacillus
puede usar como fuente de energía tiosulfatos o tetrationatos pero su crecimiento en
un medio de este tipo se verá reducido en velocidad. Fue descubierta debido a daños
en cañerías de cloacas conteniendo ácido sulfhídrico. Es una bacteria Gram Negativa
y un mesófilo con una temperatura óptima de 28°C (a menos de 18°C o más de 37°C,
la oxidación del azufre y el crecimiento de las bacterias bajan significativamente, y a
más de 55°C se produce la muerte de los microorganismos). El nombre thiooxidans
es usado en técnicas de minería conocidas como biolixiviación donde los metales son
extraídos de sus menas a través de la acción de microorganismos. Son bacterias
flageladas por lo cual poseen movilidad. Es un acidófilo obligado con un pH óptimo de
menos de 4.0, pero también es calificado como un aerobio obligado y un quimiotrófo.
Ambas especies de bacterias se usan en procesos mineros llamados
bioprecipitación donde se extraen minerales más puros de sus gangas a través de la
oxidación, donde las bacterias se usan como catalizadores biológicos.
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 7/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 7 de 29
Acid i th iobaci l lus caldus , es una bacteria Gram Negativa considerada de
las más comunes usadas en las técnicas de biolixiviación. Es capaz de oxidar
compuestos reducidos inorgánicos de azufre que se forman durante la
descomposición de minerales sulfurados. El nombre de especie caldus deriva del latín
de la palabra “cálido” o “caliente” denotando que esta especie habita en ambientes
cálidos. Posee movilidad gracias a un flagelo polar. Su rango de pH óptimo va de los
2 a 2.5 y a una temperatura de 45°C (lo que lo hace un termófilo), lo que da un tiempo
corto de regeneración de 2 a 3 horas dependiendo de los factores ambientales
presentes. Su diferencia respecto a las especies de su mismo género es que pueden
tolerar una temperatura de 55°C o un poco más. Desde su descubrimiento en 1994,
el A. caldus ha tenido un gran uso práctico en
aplicaciones de la industria de biolixiviación y
biotecnología minera, contribuyendo a la
recuperación mejorada de los minerales
deseados de las rocas conocidas como menas.
Los metales como el oro han sido recuperados
desde menas que contienen pirita (conocida como
“el oro de los tontos”) y arsenopirita, dos minerales sulfurados que en general están
asociados con cantidades considerables del precioso metal.
Leptospir i l lum ferrooxidans , son vibriones en forma de espira, como
pseudococos. Móviles por la presencia de un flagelo polar simple. Las colonias sobre
sílica gel son pequeñas y de color marrón rojizo debido a la formación de hierro férrico.
Son aerobios estrictos y quimio autotróficos obligados. Utiliza Fe+2 y FeS2 como fuenteenergética. Leptospirillum es un género de bacterias oxidantes de hierro que juegan
un rol fundamental en biolixiviación y biooxidación.
La razón por la cual estas bacterias dominan el tema
de biooxidación es particularmente el hecho que los
iones fuertes férricos inhiben a todas las especies
menos a Leptospirillum. Estas bacterias tienen
también una importante contribución al proceso dedrenaje ácido de minas.
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 8/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 8 de 29
2.2. EFECTO DE FACTORES AMBIENTALES SOBRE LAS BACTERIAS
El efecto de ciertos factores ambientales sobre el desarrollo y crecimiento de las
bacterias juega un rol importante dentro del proceso de lixiviación bacteriana, por lo
que es muy importante el control de factores como el pH, la presencia de oxígeno, la
temperatura, la influencia de la luz, los requerimientos nutricionales, el tamaño de
partículas y el efecto de inhibidores, entre otros.
pH: en general los T. ferroox idans se desarrollan bien en medios ácidos,
siendo incapaces de desarrollarse sobre Fe+2 a un pH mayor de 3. Los Thiobacillus
se desarrollan normalmente sobre valores que se ubican dentro del rango de pH 1.5
a 2.5.
Oxígeno y Dióxido de carbono: la disponibilidad de oxígeno es un factor que
controla la extracción de metales por bacterias. No se conoce otro oxidante que pueda
ser usado por los microorganismos en ambientes de lixiviación. El dióxido de carbono
es usado como fuente de carbono para la fabricación de su arquitectura celular.
Nutrientes: como todos los seres vivos, las bacterias requieren de fuentes
nutricionales para su óptimo desarrollo; amonio, fosfato, azufre, iones metálicos, etc.
El magnesio, por ejemplo, es necesario para la fijación de dióxido de carbono y el
fósforo es requerido para el metabolismo energético.
Luz: la luz visible y la no filtrada tienen un efecto
inhibitorio sobre algunas especies, aunque generalmente
el hierro suele ofrecer alguna protección a los rayos
visibles.
Temperatura: el rango sobre el cual se
desarrollan se encuentra entre los 25°C y los 35°C.
Presencia de inhibidores: en los procesos de
molienda o por acción propia del agente lixiviante, se
liberan algunos iones que en ciertas concentraciones
resultan tóxicas para las bacterias, afectando su
desarrollo. Algunos niveles de tolerancia para ciertos
metales son los que se indican en la tabla 1.
TABLA 1. Tolerancia demetales
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 9/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 9 de 29
A continuación en la tabla 2 se muestran algunos de los valores propicios de pH,
temperatura y fuente energética de las bacterias más importantes utilizadas en la
biolixiviación:
MICROORGANISMOS FUENTEENERGÉTICA
pH TEMPERATURA (ºC)
Thiobacillus ferrooxidans Fe+2, U+4, S0 1.5 25 – 35
Thiobacillus thiooxidans S0 2.0 25 – 35
Leptospirillumferrooxidans
Fe+2 1.5 25 – 35
Sulfolobus S0
, Fe+2
, C orgánico 2.0 >60Acidiphilium cryotum C orgánico 2.0 25 – 35
Th. intermedius S0, S-2, C orgánico 2.5 30
Th. Napolitanas S0, S-2 2.8 30
Th. Acidophilus S0, S-2 3.0
Th. Thioparus S0, S-2 3.5
Thiobacillus TH2 y TH3 Fe+2, S-2 6.0 50
Metallogenium sp. Fe+2 4.5
Heterótrofos C orgánico 25 – 40
TABLA 2. pH, Temperatura y fuente energética para las bacterias más importantes de labiolixiviación
3. DISEÑO EXPERIMENTAL MEDIANTE TÉCNICAS DE TAGUCHI
Para el diseño se eligen cuatro variables de concentración: Magnesio, Sodio,
Hierro y Zinc. Luego con un valor de concentración de referencia (obtenido de la Tabla
1, pag. 8) se calculan dos niveles para cada una de las variables, el primer nivel
corresponde a una concentración inferior a la de referencia y el segundo a una
superior. Finalmente se realiza la Matriz de Taguchi, en la cual se presentan 16
combinaciones diferentes de las 4 variables.
3.1. MAGNESIO
246,37 7
24,31 0,2 = 2,03 7
Concentración =,
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 10/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 10 de 29
Se coloca en Erlenmeyer de 250ml que contiene 40ml de
2,03 71000
40 = 0,082 7
Concentración en 40ml =,
Al ser una cantidad muy pequeña para pesar, se opta por preparar una solución
mil veces más concentrada. Luego se extrae 1ml de ésta nueva solución para obtener
así la concentración requerida.
Cn=Concentración nueva =
Concentración inferior:
,/ 0,16g/L Mg = 0,8
Concentración superior:
,/ 0,24g/L Mg = 1,2
3.2. SODIO
58,5
23 0,005 = 0,013 ≈ 0,015
Concentración =,
Concentración en 40ml =,
Cn=Concentración nueva =,
Concentración inferior:
,/ 0,0025g/L Na = 0,5
Concentración superior:
,/ 0,0075g/L Na = 1,5
3.3. ZINC
100,83
65,38 0,001 = 0,0015
Concentración =,
Concentración en 40 ml =
,
Cn=Concentración nueva =,
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 11/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 11 de 29
Concentración inferior:
,/ 0,0005g/L Zn = 0,5
Concentración superior:
,/ 0,0015g/L Zn = 1,5
3.4. HIERRO
162,2
55,85 0,001 = 0,003
Concentración =,
Concentración en 40ml =,
Cn=Concentración nueva =,
Concentración inferior:
,/ 0,0008g/L Fe = 0,8
Concentración superior:
,/ 0,0012g/L Fe = 1,2
Composición ref
(g/L)Laboratorio
Concentración
(g/L)
Cantidad de solución
(ml)
Mg 0,2 MgSO4 7H2OInferior (1) 0,16 0,8
Superior(2) 0,24 1,2
Na 0,005 NaCl
Inferior (1) 0,0025 0,5
Superior(2) 0,0075 1,5
Zn 0,001 ZnClInferior (1) 0,0005 0,5
Superior(2) 0,0015 1,5
Fe 0,001 FeCl3Inferior (1) 0,0008 0,8
Superior(2) 0,0012 1,2
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 12/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 12 de 29
3.5. MATRIZ DE TAGUCHI PARA 4 VARIABLES CON 2 NIVELES
CorridaConcentración (g/L)
Mg Na Zn Fe
1 0,16 0,0025 0,0005 0,0008
2 0,24 0,0025 0,0005 0,0008
3 0,16 0,0075 0,0005 0,0008
4 0,24 0,0075 0,0005 0,0008
5 0,16 0,0025 0,0015 0,0008
6 0,24 0,0025 0,0015 0,00087 0,16 0,0075 0,0015 0,0008
8 0,24 0,0075 0,0015 0,0008
9 0,16 0,0025 0,0005 0,0012
10 0,24 0,0025 0,0005 0,0012
11 0,16 0,0075 0,0005 0,0012
12 0,24 0,0075 0,0005 0,0012
13 0,16 0,0025 0,0015 0,001214 0,24 0,0025 0,0015 0,0012
15 0,16 0,0075 0,0015 0,0012
16 0,24 0,0075 0,0015 0,0012
4. MECANISMO DEL PROCESO DE LIXIVIACIÓN
Los principales mecanismos involucrados en el proceso de lixiviación bacteriana
son: directa e indirecta.
Lixiviación Indirecta :
Dos reacciones importantes mediadas por T. ferroox idans son:
() . → ()
. → () ()
El sulfato férrico es un oxidante fuerte capaz de disolver una amplia variedad de
minerales sulfurados. La lixiviación con Fe2(SO4)3 recibe el nombre de lixiviaciónindirecta porque se realiza en ausencia de oxígeno o de bacterias y, es responsable
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 13/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 13 de 29
de la disolución o lixiviación de varios minerales sulfurados de cobre de importancia
económica:
() () → ()
() () → ()
El mecanismo de lixiviación indirecta depende de la regeneración biológica del
sulfato férrico (reacción 2). El azufre (Sº) generado en las reacciones 3 y 4 puede ser
convertido en ácido sulfúrico (H2SO4) por T. ferroox idans según:
→ () Este ácido sulfúrico, así generado, mantiene el pH del sistema a niveles
favorables para el desarrollo de la bacteria.
Lixiviación Directa:
Las bacterias ferrooxidantes también pueden lixiviar sulfuros metálicos
directamente sin la participación del sulfato férrico producido biológicamente. El
proceso se describe en la siguiente reacción:
→ ()
Donde M representa un metal bivalente.
() . → () ()
() . → () ()
Dado que el hierro siempre está presente en ambientes de lixiviación natural, es
posible que tanto la lixiviación indirecta como la directa ocurran de manera simultánea.
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 14/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 14 de 29
5. APL ICACION DE LOS PROCESOS BIOTECNOLOGICOS
5.1. B IOOXIDACIÓN DE SULFUROS
Muchos sulfuros metálicos pueden ser atacados por acción bacterial, dando
lugar a la producción de los correspondientes sulfatos solubles. Para sulfuros
refractarios de oro y metales del grupo del platino, el ataque bacterial resulta siendo
un pretratamiento.
Oxidación de la Pirita: La pirita (FeS2) es un sulfuro ampliamente
distribuido y se lo puede hallar en asociación con muchos metales como cobre, plomo,
zinc, arsénico, plata, oro, entre otros. Su oxidación da lugar a la formación de sulfato
férrico y ácido sulfúrico (Reacciones 1 y 2).
Sulfuros de Cobre: La oxidación biológica de sulfuros de cobre ha sido el
proceso más estudiado. El cobre se disuelve transformándose en sulfato de cobre
(CuSO4). La calcopirita (CuFeS2) es el sulfuro de cobre más difícil de oxidar. Bajo la
influencia de T. ferroox idans la velocidad de oxidación de este sulfuro se incrementa
hasta en 12 veces más que el proceso netamente químico. Los sulfuros secundarios
de cobre -calcocita (Cu2S), covelita, bornita-, son oxidados más fácilmente bajo el
impacto de las bacterias (Reacciones 3 y 4). A nivel industrial, la tecnología ha venido
siendo aplicada en pilas.
Sulfuros de Metales Preciosos: La lixiviación bacteriana se emplea para
romper la matriz del sulfuro (principalmente, pirita y/o arsenopirita) en la que se
encuentra "atrapada" la partícula aurífera, permitiendo la posterior recuperación de la
misma por cianuración convencional. Realmente, el proceso resulta siendo un
pretratamiento antes que una disolución directa del metal. Los procesos industriales
han tenido enorme aplicación, entre los que destacan: el proceso BIOX, de Gencor, y
que tiene plantas como la de Ashanti con capacidad para tratar hasta 1000 tn/día de
mineral. En el Perú la tecnología es aplicada en el Proyecto Tamboraque de Minera
Lizandro Proaño, para recuperar oro contenido en arsenopirita. Mintek, también ha
desarrollado el proceso MINBAC, y Bactech de Australia ha desarrollado un proceso
que emplea bacterias moderadamente termófilas para el tratamiento de sulfuros
preciosos y de metales base que se conoce como el proceso BACTECH. Las
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 15/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 15 de 29
evaluaciones preliminares han reportado una recuperación de hasta el 98% del oro
contenido en el mineral.
→ ()
5.2. PLANTAS DE B IOOXIDAC IÓN EN OPERACIÓN
Algunas posibles aplicaciones de la lixiviación en el futuro se están estudiando
actualmente y las más importantes son:
Sulfuros de Zinc: La acción bacterial de sulfuros de zinc también ha sido
evaluada, y aunque no se conoce de plantas comerciales su aplicación tiene un
enorme potencial. La marmatita es el sulfuro de zinc más fácil de oxidar, influenciado
enormemente por la presencia de hierro.
Sulfuros de Plomo: La lixiviación bacterial de galenita origina la formación
de PbSO4 que es insoluble en medio ácido, característica que puede ser empleada en
la separación de algunos valores metálicos acompañantes en una mena de plomo.
Sulfuros de Níquel: El níquel es lixiviado a partir de sulfuros (pentandlita y
milerita) y de menas de fierro en presencia de T. ferroox idans de 2 a 17 veces más
rápido que el proceso netamente químico.
Sulfuros de Antimonio: Se conocen de algunos trabajos que reportan la
habilidad de T. ferroox idans de oxidar antimonita (Sb2S3) a pH 1.75 y a 35ºC.
También se reporta la capacidad de B. thioparus y T. thiooxidans de oxidar este
sulfuro.
Sulfuros de Metales Raros: Los metales raros se presentan en la parte
cristalina de muchos sulfuros o silicatos. Para liberarlos es necesario oxidar los
sulfuros o destruir la matriz de silicato. La literatura reporta la posibilidad de oxidar,
empleando bacterias del grupo de Thiobaci l lus , de una variedad de estos metales,
entre los que podemos encontrar galio y cadmio presente en la esfalerita (el principal
transportador de estos elementos); de germanio y cobalto, de renio, selenio y telurio,
titanio y uranio, entre otros.
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 16/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 16 de 29
5.3. DESULFURIZACIÓN DE CARBÓN
La presencia de azufre en las menas de carbón constituye un contaminante, cuya
eliminación se presenta como un problema, sobre todo desde el punto de vista
ambiental. La oxidación biológica de la porción piritosa o sulfurada permitirá eliminar
el azufre presente. Muchos trabajos de laboratorio han demostrado que un importante
porcentaje (generalmente por encima del 90%) del azufre contenido en la pirita puede
ser removido del carbón bituminoso, sub-bituminoso y lignito en periodos de una a dos
semanas por T. ferroo xidan s . También es posible emplear bacterias termófilas del
género Sulfo lobus en la desulfuración de las menas de carbón.
La remoción del azufre orgánico presente en el carbón por vía microbiana es un
área de interés por muchas razones. En algunos casos, la presencia de este tipo de
azufre representa un porcentaje considerable del azufre total del carbón. Debido a que
la efectiva desulfuración del carbón involucra la remoción del carbón orgánico como
del inorgánico, los procesos microbianos que operan en condiciones cercanas a las
ambientales, presentan innumerables ventajas sobre los métodos químicos y físicos
convencionales.
5.4. B IORECUPERACIÓN DE META LES
Una tarea importante de la hidrometalurgia es la recuperación de los metales
presentes en las soluciones, así como el tratamiento de las aguas residuales de las
diferentes industrias, en cumplimiento de las rigurosas normas ambientales. Existen
muchos microorganismos con capacidad para adsorber o precipitar metales. Algunas
de las formas como los microbios recuperan los metales se detallan a continuación:
Precipitación: La precipitación de metales bajo la forma de sulfuros
involucra el empleo de bacterias sulforreductoras para producir H2S, que tiene la
capacidad de precipitar prácticamente la totalidad del metal contenido en una solución,
aunque es altamente corrosivo. Debemos hacer notar que el proceso se realiza en
ausencia de oxigeno (anaerobiosis) en contraposición a la biooxidación de sulfuros
que requiere de oxigeno (proceso aeróbico).
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 17/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 17 de 29
Biosorción: Las investigaciones sobre las biosorción de metales a partir
de soluciones señalan que la habilidad de los microorganismos permitiría recuperar
hasta el 100% de plomo, mercurio, zinc, cobre, níquel cobalto, etc., a partir de
soluciones diluidas. El empleo de hongos hace posible recuperar entre 96% a 98% de
oro y plata. También se ha demostrado que cepas de Thiobaci l lus son capaces de
acumular plata, lo que permitiría recuperar este metal a partir de aguas residuales de
la industria fotográfica y de radiografías. La biosorción de metales conduce a la
acumulación de estos en la biomasa. El mecanismo involucra a la pared celular. En
los hongos, la adsorción de metales se encuentra localizada en las moléculas de
chitina y chitosan. De otro lado, el cobre puede ser recuperado a partir de óxidos, por
hongos, que producen ácidos orgánicos que forman complejos con el cobre.
Reducción: La reducción microbiana de metales implica una disminución
en la valencia del metal. En algunos casos, la reducción es parcial (el metal reducido
aún exhibe una carga neta), mientras que en otros el ion metálico es reducido a su
estado libre o metálico.
MICROORGANISMO FORMA DE ADSORCIÓN Y PRECIPITACIÓN
Hongos, Levaduras yBacteria
Biosorción de elementos radioactivos y otros: Al, Ag, Zn, Cr, Ni, Cu, etc.
Chitina y Chitosan Adsorción de Se, Zr, Hf, Ru de aguas circundantes
en un sistema de enfriamiento de un reactornuclear.
BacteriasSulforreductoras
Precipitación de metales a partir de soluciones.
. − →
− → ↓
Bacterias ReductorasReducción del metal.
+ → +
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 18/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 18 de 29
5.5. PERSPECTIVAS FUTURAS
Son numerosas las posibilidades que se presentan para la aplicación de los
procesos biotecnológicos en el beneficio de los minerales. Los microorganismos
pueden ser utilizados como agentes floculantes o como colectores en los procesos de
flotación de minerales. La capacidad de muchos microorganismos de poder adherirse
a superficies sólidas gracias a la interacción existente entre la carga de la pared celular
y las condiciones hidrofóbicas, modificando la superficie del mineral permitiendo su
flotación y floculación (empleado en la separación de las fases sólida y líquida de una
pulpa). Por ejemplo, se ha reporta que una bacteria hidrofóbica es un excelentefloculante para un número de sistemas minerales. Los minerales que han podido ser
floculados con este organismo incluyen a la hematita, ciertos lodos de fosfatos,
floculación selectiva de carbón en menas piritosas, entre otras. Igualmente, este
microorganismo es buen colector de hematita, y puede ser empleado en reemplazo
del colector químico.
Otra área de enorme interés es el empleo de microorganismos heterótrofos,
generalmente parte de la flora acompañante de Thiobaci l lus , como herramienta para
la lixiviación de sistemas no sulfurados. Tal es el caso del empleo de un esquema de
lixiviación bacterial heterotrófico para menas lateriticas de baja ley y que permitiría
incrementar enormemente las reservas económicamente explotables de níquel.
También el empleo de heterótrofos en la lixiviación de menas de manganeso, plata y
fosfato podría incrementar el número de reservas para estos commodities
importantes. Su empleo radica en la enorme ventaja que significa su rápida velocidad
de crecimiento, en comparación con los autótrofos.
La biodegradación de compuestos tóxicos orgánicos representa otro rubro
importante de aplicación de los procesos biológicos. Debemos recordar que una
amplia variedad de sustancias, tóxicas y no tóxicas, pueden ser descargadas al medio
ambiente como consecuencia de las operaciones mineras. Muchos de estos
compuestos son productos químicos complejos empleados en flotación y en procesos
hidrometalúrgicos. Otros incluyen a productos derivados del petróleo empleados de
manera diversa en las operaciones mineras. Se reporta la capacidad de especies de
Klebsiella y Pseudomonas en la degradación de reactivos de flotación.
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 19/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 19 de 29
Asimismo, se reconoce la habilidad de ciertos microorganismos o de sus
enzimas de degradar, bajo ciertas condiciones, cianuro empleado en la recuperación
de oro y plata. Ejemplo a nivel industrial de esta aplicación, lo representa la planta de
Homestake, en Estados Unidos, que viene funcionando desde 1984, y emplea una
cepa nativa de Pseudomonas .
También es de potencial importancia el empleo de ciertas especies vegetales en
la prospección geológica de yacimientos minerales como en la limpieza y recuperación
de suelos contaminados con iones metálicos pesados. Aunque el empleo de plantas
u organismos completos escapa a la definición de biotecnología, el uso de estaspermitirá centrar su aplicación en áreas donde se tiene depósitos de relaves antiguos
o en zonas urbanas caracterizadas por su alto grado de contaminación.
6. BIOL IXIVIAC IÓN EN PILAS
Esta tecnología se puede procesar material recién extraído de la mina y mineral
chancado, minerales de baja ley (menor a 0,5%), sulfuros secundarios y primarios. La
extracción de cobre desde minerales secundarios de cobre, como la calcocita (Cu2S)y la covelina (CuS), por biolixiviación en pila es ampliamente practicada en todo el
mundo.
Generalmente las pilas se construyen con material previamente molido, de
19mm o menos, que es llevado por correas transportadoras al área o patio de acopio,
lugar donde se forma la pila. En el trayecto el mineral es curado, irrigado con una
solución de ácido sulfúrico concentrado o puede ser previamente aglomerado en
tambores rotativos con agua acidificada para acondicionar el mineral a los
microorganismos y también para fijar las partículas finas a las partículas más grandes
de mineral. Luego el mineral es apilado en las áreas o canchas de acopio que están
especialmente diseñadas. Los patios son revestidos con polietileno de alta densidad
(HDPE) y se instala sistema de drenaje con tuberías de plástico perforadas, que
permiten capturar la solución lixiviada desde la base. También se instala una red de
líneas de aire de plástico perforado, mediante la cual el aire es forzado por
ventiladores externos a la pila, lo que asegura la disponibilidad de aire a los
microorganismos.
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 20/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 20 de 29
Una vez preparada la base, el mineral se apila ordenadamente con apiladores
automatizados, formando un terraplén o pila de 6-8 m de altura. Las pilas pueden ser
dinámicas si después de la lixiviación, el mineral se remueve para enviarlo al botadero
y la base de la pila se reutiliza; o pilas permanentes si las nuevas pilas se cargan sobre
las anteriores. El sistema de pilas permanentes permite no trasladar el material ya
lixiviado a un botadero final, ya que el área de lixiviación se convierte en botadero al
terminar los ciclos de riego. Sobre la pila se instala un sistema de riego por goteo o
aspersores los que riegan la pila con una solución de ácido sulfúrico, agua y
microorganismos.
Los microorganismos crecen naturalmente en la pila pero a objeto de mejorar el
rendimiento de la operación, es que en una etapa previa de laboratorio se aíslan los
microorganismos más adecuados a las condiciones existentes en la pila y se hacen
crecer para luego introducirlos en el mineral a inocular, sembrándolos mediante
aspersores. La solución ácida que se infiltra a través de la pila va disolviendo el cobre
contenido en los minerales sulfurados, formando una solución de sulfato de cobre
(CuSO4) que es recogida por el sistema de drenaje, y llevada fuera del sector de laspilas en canaletas impermeabilizadas hasta la planta de extracción por solvente. Aquí
se recupera el cobre de la solución para luego formar los cátodos en la etapa de
electroobtención, y el ácido es refinado y recirculado para el riego de las pilas. Se
estima que para lograr un máximo de recuperación de cobre de 80-90% se requieren
de 250-350 días de biolixiviación.
Las principales ventajas de la biolixiviación en pila son el bajo capital y costos de
operación, la ausencia de emisiones tóxicas y la minimización o la completa
eliminación de cualquier descarga de agua porque se reciclan todas las soluciones. A
continuación, se detalla el proceso paso a paso:
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 21/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 21 de 29
Preparación del terreno para la Biolixiviación
Todo este proceso en el cual se extrae el
mineral de la roca comienza con la preparación
del terreno emparejando el lugar donde
posteriormente se ubicara la pila (botadero de
material de baja ley), el terreno tiene que estar en
óptimas condiciones para que la etapa que
continua después no se vea afectada.
Colocación de Liner o Geomembrana
La siguiente etapa es el proceso de colocación de Liner, que consiste en crear
un manto que no deje que el material lixiviado se filtre sobre la tierra, así se evita la
perdida de mineral y la contaminación del terreno. Todas estas diferentes capas se
unen mediante la Termofusión, que es en poner un parche sobre todas las uniones de
las diferentes capas de Geomembrana.
Colocación de Tuberías HDPE
La siguiente etapa es la ubicación de
las tuberías que llevaran el mineral lixiviado
(ya sea Cobre, Oro, Pirita, etc.) estas
tuberías son elegidas para esta tarea ya
que son de alta durabilidad, son de bajo
costo, y resisten las oxidación, y las
corrosión de materiales químicos.
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 22/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 22 de 29
Capa de Cover
Luego de la colocación de las tuberías
HDPE prosigue la etapa de colocación de la
primera capa de material o Cover que es la
capa que filtrara el material escurrido a
través de las rocas de la parte superior de
la pila, este material tiene una medida
específica, que no puede superar las 2".
Luego del proceso anterior continua una nueva capa de material, esta vez más
grueso de la misma índole y con las mismas características que el material anterior
pero con dimensiones más grandes de hasta 15" en todas sus direcciones, como las
rocas que se ven en el fondo de la siguiente imagen.
Construcción de la pila
Y el procedimiento final es el llenado con
material que contiene sulfato de cobre con
cualquier porcentaje por lo general son rocas con
mineral de baja ley, ya que las piedras que
contienen alta cantidad de mineral son derivadas
directamente a las plantas de proceso para extraer
el mineral directamente por otro procedimiento.
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 23/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 23 de 29
Bañado o Riego
Se realiza un riego mediante aspersores
con una solución especial sobre la superficie
del material. Lo solución es la mezcla de
químicos disueltos en agua y microorganismos,
los cuales varían dependiendo del material que
se esté trabajando y los productos a obtener
(oro, cobre, etc.). La solución líquida tiene la
propiedad de disolver el mineral y de esamanera fluir con el líquido hacia el sistema de
drenaje. Estos líquidos son transportados
mediante las tuberías instaladas hacia una
fosa.
Almacenaje y recuperación
Como se dijo líneas arriba, la sustancia obtenida del proceso de riego estransportada hacia pozas construidas y acondicionadas para almacenarlas en tanto
se programe su ingreso a la siguiente etapa del proceso (recuperación y
concentración). Cabe indicar que al igual que se recupera mineral valioso de la
sustancia obtenida, se recupera también el agua involucrada en ella, la misma que se
reutiliza en los siguientes procesos de lixiviación, buscando hacer un uso más eficiente
de este recursos. De igual forma, el área donde se realiza la lixiviación, es recuperada
luego de unos años de uso. Así se procede a restituir la vegetación propia de la zona,cuidando y monitoreando su desempeño.
7. TECNOLOGÍAS UTILIZADAS EN BIOL IXIVIACIÓN
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 SO2 y arsénico.
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 24/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 24 de 29
Biol ix iv iación In Situ
Se refiere al proceso de tratamiento del mineral sin necesidad de realizar laperforación y transporte del mineral. Este proceso se basa en la fractura por la
tronadura de mineral con lo que crea vacíos y porosidades que permiten a la solución
fluir libremente. La solución se recoge, en general, en la parte inferior de la mina y se
procesa para la recuperación de metales. El sistema biológico recibe su oxígeno de la
solución. La aplicación de este proceso no se ha extendido ampliamente, ya que
requiere de características muy específicas del yacimiento, como por ejemplo alta
permeabilidad del mineral y baja permeabilidad de la roca huésped. Además, lasrecuperaciones son típicamente bajas.
Biol ix iv iación en tanques agitados
Se lleva a cabo en los tanques, donde éstos son agitados mecánicamente por
medio de la introducción de oxígeno. La aplicación de este proceso a los minerales ha
sido bastante limitada debido al gran tamaño de los tanques, lo que a menudo hace
su costo prohibitivo. Sin embargo, la cinética de la oxidación es mucho más alta que
el método in situ. Biol ix iv iación en pi las
Las pilas están formadas por material fragmentado que se apila sobre capas
impermeables que tienen una pendiente, a objeto de hacer circular la solución
recogida de los drenajes. El oxígeno se puede añadir al sistema para aumentar la tasa
de oxidación
8. IMPACTO AMB IENTAL
Desde el punto de vista del impacto en el medio ambiente, el empleo de estosmicroorganismos tiene varias ventajas, pero también representa algunos problemas.
En la explotación minera es una ventaja que la biolixiviación no libere gases tóxicos o
corrosivos y requiera poca energía. En consecuencia el impacto ambiental de la fuente
energética es poco significativo y hay menos riesgos de accidentes contaminantes.
Los riesgos contaminantes de los microorganismos lixiviantes tienen que ver con la
producción de ácido que genera su actividad. Por lo tanto, al tener como principal
agente el ácido sulfúrico, presenta riesgos.
Clasificación de métodos de biolixiviación
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 25/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 25 de 29
En el cuerpo humano: debido a sus propiedades corrosivas, oxidantes y de
sulfonación, las soluciones de ácido sulfúrico, particularmente las más concentradas,
destruyen rápidamente los tejidos del cuerpo produciendo severas quemaduras. La
constante exposición bajas concentraciones puede producir dermatitis. En contacto
con los ojos es particularmente peligroso; causa daños serios y, en algunos casos, la
pérdida de la vista. El ácido en sí mismo no es inflamable, pero se le debe aislar de
materiales orgánicos, nitratos, carburos, cloratos y polvos metálicos. El contacto del
ácido concentrado con estos materiales puede causar ignición.
Tanto los óxidos de azufre (SOX) como el ácido sulfúrico (H2SO4) estánrelacionados con el daño y la destrucción de la vegetación, deterioro de los suelos,
materiales de construcción y cursos de agua.
En la vegetación: los elementos contaminantes se introducen en el vegetal,
alterando en distinta medida su metabolismo, siendo la fotosíntesis y la respiración los
dos procesos afectados. Como resultado se produce un debilitamiento gradual de la
planta, que cada vez se hace más sensible a las plagas, enfermedades y a la
deficiencia hídrica. En las plantas, el SO2 ocasiona daños irreversibles en los tejidos,
provoca la caída de las hojas y la decoloración de las mismas.
En los animales: estos contaminantes actúan como sofocante irritante en el
tracto respiratorio, e incluso afectando el aparato digestivo.
La sensibilidad de cada especie a los contaminantes y a la acidificación es
variable, siendo los grupos más sensibles los peces, los líquenes, los musgos, ciertos
hongos, algunos de ellos esenciales para la vida de los árboles, y los organismos
acuáticos pequeños.
En el agua: la principal afectación que se conoce es la acidificación de los lagos
y canales, por la lluvia ácida, la cual afecta de acuerdo a la sensibilidad de los
ecosistemas.
En los suelos: se presenta la acidificación de los mismos. La sensibilidad a la
acidificación es mayor en aquellas tierras donde la degradación de los minerales se
produce lentamente. Cuando el suelo se acidifica, es esencial que sus nutrientes se
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 26/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 26 de 29
lixivien, lo cual reduce la fertilidad de la tierra. Además, el proceso de acidificación
también libera metales que pueden dañar a los microorganismos del suelo
responsables de la descomposición, así como a los pájaros y mamíferos superiores
de la cadena alimentaria, e incluso al hombre.
8.1. SUSTENTAB ILIDAD
La importancia de la minería para la economía mundial resulta imposible de
soslayar, pero al mismo tiempo no se puede dejar de mencionar la existencia de
múltiples problemas ambientales directamente relacionados con esta actividad. De
esta forma, es cada vez más urgente el desarrollo de nuevas tecnologías que deriven
en una minería realmente sustentable, capaz de reducir al mínimo su impacto sobre
el medio ambiente. La biolixiviación es una de esas alternativas, que junto a sus
ventajas en términos de gestión ambiental también puede resultar muy útil para
desarrollar recursos existentes en zonas en las cuales no resulta viable
económicamente hablando una explotación de tipo convencional. A pesar de estos
beneficios, en la Argentina esta tecnología aún no ha sido aplicada en el terreno
productivo.
A pesar de esto, un grupo de investigadores del Instituto Multidisciplinario de
Investigación y Desarrollo de la Patagonia Norte, dependiente de la Universidad
Nacional del Comahue, trabaja en el desarrollo de técnicas de biolixiviación para hacer
más sustentable la actividad minera en Neuquén y para llegar a desarrollar en un
futuro los yacimientos de cobre y zinc existentes en esa provincia patagónica, que no
son rentables bajo un tratamiento tradicional.
Por otro lado, en Chile los avances parecen ser aún mayores. La estatal Codelco
y la compañía de biotecnología Biosigma están colaborando para incrementar la
sustentabilidad de la extracción del cobre gracias a las técnicas de biolixiviación, que
además podrían hacer factible el aprovechamiento de reservas de este metal que no
llegarían a extraerse de manera convencional.
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 27/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 27 de 29
9. VENTAJAS Y DESVENTAJAS
El uso de estas especies de bacterias a nivel industrial está asociado
directamente a su capacidad de crecimiento en medio ácido (carácter acidófilo), a los
escasos requerimientos de nutrientes e infraestructura necesarios, debido a que no
requieren fuentes orgánicas de energía ni mantenimiento de temperaturas elevadas.
Otras ventajas de la tecnología microbiana sobre los métodos convencionales son:
Requiere poca inversión de capital, ya que las bacterias pueden ser aisladas
a partir de aguas ácidas de minas.
Presenta bajos costos en las operaciones bio-hidrometalúrgicas, en
comparación con los procesos convencionales.
No se emiten gases ni polvo, lo que produce un impacto ambiental varias
veces inferior a la tecnología clásica de pirometalurgia, que genera emisiones con
altos contenidos de dióxido de azufre (SO2) y arsénico (As), por el tratamiento de
sulfuros en fundiciones.
Permite ahorrar en tecnología de abatimiento, como sistemas o chimeneas
de alto costo, al bajar los índices de azufre y arsénico asociados a hornos de fundición.
Permite el tratamiento de los recursos y reservas crecientes de minerales
con baja ley de metal que no pueden ser económicamente procesados por los
métodos tradicionales.
Se pueden tratar concentrados que contengan altos niveles de metales con
efectos negativos para la fundición de cobre, zinc u otros metales.
La acción de las bacterias permite lixiviar los minerales sulfurados a
temperatura y presión ambiente en la presencia de oxígeno, obtenido del aire.
Durante el proceso se genera parte del ácido y el calor requeridos en la
lixiviación. El ácido se genera como producto de las reacciones de oxidación y el calor
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 28/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
Página 28 de 29
se libera por la oxidación de la pirita, a veces presente en la matriz de mineral, lo que
aumenta cerca de 7°C la temperatura en el medio.
Los microorganismos crecen y se reproducen sin la necesidad de adicionar
una fuente de carbono, pues la obtienen del dióxido de carbono del aire.
Entre las desventajas propias de la tecnología aplicada son los impactos
ambientales que esto genera, reflejado en la alta producción de ácido por parte de las
bacterias (en particular contaminando fuentes de aguas subterráneas). Este hecho,
junto con la búsqueda por hacer más eficientes los procesos de biolixiviación, ha
impulsado la búsqueda de soluciones a nivel genético de la bacteria.
A bajas temperaturas la acción de las bacterias disminuye y con ello la
recuperación del metal. Sería necesario invertir en un sistema que pueda aumentar la
temperatura en la matriz de mineral, para garantizar recuperaciones mayores del
metal.
Los tiempos para una recuperación significativa del metal, son más largos
para metodologías menos controladas, como la biolixiviación en botaderos.
Es importante controlar variables como la temperatura, aireación, pH,
tamaño de partículas, para asegurar las condiciones óptimas de funcionamiento de
las bacterias, pero esto resulta difícil en metodologías de mayor envergadura como
los botaderos y las pilas.
10. CONCLUSIONES
La biotecnología es una tecnología que está en pleno auge y que presenta
múltiples ventajas respecto a los métodos convencionales de extracción química. Si
el proceso de lixiviación biológica se aplica siguiendo los estándares ambientales e
ingenieriles, es posible minimizar su impacto ambiental y conseguir un proceso de
extracción sustentable y solvente tanto medioambiental como económicamente.
7/23/2019 A 08 Biolixiviación
http://slidepdf.com/reader/full/a-08-biolixiviacion 29/29
INGENIERÍA QUÍMICA
BIOTECNOLOGÍA – MONOGRAFÍA: B IOLIX IVIACIÓN
CURSO: 4v6 AÑO: 2015 INTEGRANTES: ARAUJO DUFOUR, Pedro Agustín ARCE BASTIAS, Fernando Gastón AYORA SANTOS, Matías Nicolás
CANIZO, Iván ArielESTEBAN, María AgustinaROTONDO, Julieta
11. BIBLIOGRA FÍA
1) CIMM (2005). Biolixiviación, la Nueva Minería. Centro de Investigación Minera
y Metalúrgica. Septiembre 2005. Chile.
http://www.infoindustriaperu.com/articulos_pdf/mineria/metalurgia/008.pdf
2) CODELCO (2009). Biolixiviación: Desarrollo Actual y sus Expectativas. 19 de
Diciembre de 2009. Web Corporación Nacional del Cobre.
http://www.cochilco.cl/descargas/estudios/tematico/innovacion/estudio_biolixiviaci
on.pdf
3) CODELCO EDUCA (2012). Bioloxiviación.
https://www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/escolares_biolixiviacion.asp
4) DOCSETOOLS. Acidithiobacillus.
http://docsetools.com/articulos-utiles/article_101242.html
5) GUERRERO ROJAS, José J. Biotecnologia en la Disolucion y Recuperacion
de Metales. Noviembre de 1998.
http://www.mobot.org/jwcross/phytoremediation/Biotecnologia.htm
6) KLAPPER, Rachel. Thiobacillus ferrooxidans.
http://web.mst.edu/~microbio/BIO221_2008/T_ferrooxidans.html
7) PETROLNEWS.NET. Biolixiviación: ¿el camino hacia una minería más
sustentable?. 23 de Enero de 2014.
http://www.petrolnews.net/noticia.php?&r=22424
8) TECNOLOGÍA MINERA. Artículo: Unidad Minera Corihuarmi – IRL. Edicion36 Enero - Febrero 2013.
http://www.tecnologiaminera.com/tm/biblioteca/articulo.php?id=97
9) WIKIPEDIA. Acidithiobacillus caldus.
http://en.wikipedia.org/wiki/Acidithiobacillus_caldus