Resumen

“Aplicaciones biotecnológicas como respuesta al minado de grandes volúmenes de mineral de muy baja ley: Biolixiviación de terreros de

sulfuros de cobre”.

Rosa Elva Rivera Santillán. Universidad Nacional Autónoma de México. Facultad de Química. Departamento de

Ingeniería Metalúrgica. Ciudad Universitaria 04510, México, D. F. Tel: (+52) 55 5622 5241 Email: relva@servidor.unam.mx

La biotecnología de minerales comprende varias áreas dentro de las cuáles la más importante es la biolixiviación de minerales. La técnica aprovecha la acción de ciertos microorganismos para la disolución del mineral. La solución obtenida es tratada por los métodos convencionales de extracción por disolventes para su purificación y por electrodeposición y electrorefinación para la obtención final del metal de interés. El creciente interés por encontrar nuevas técnicas de extracción de metales a partir de minerales complejos y de baja ley, así como el desarrollo de la moderna minería, minería a cielo abierto, la cuál explota grandes volúmenes de mineral con leyes muy bajas, permite en el marco de la extracción de minerales de muy baja ley evidenciar la necesidad de implementar las técnicas microbiológicas de disolución de minerales para aumentar la extracción del metal y disminuir el tiempo de su recuperación. Existen microorganismos quimilitótrofos que obtienen su energía a partir de materiales inorgánicos o minerales tales como los sulfuros metálicos. Algunos de estos microroganimos utilizan el CO2 del aire como única fuente de carbono (autótrofos). Los microorganismos importantes en hidrometalurgia puesden ser mesófilos, se desarrollan mejor en caliente de 20 a 40 °C, termófilos moderados en medios más calientes, 40 a 55 °C y las termófilos extremos necesitan un ambiente muy caliente, más de 55 °C. Así, los grupos de investigación en biohidrometalurgia hacen grandes esfuerzos por lograr la biolixiviación de la calcopirita, sulfuro primario, principal mineral fuente de cobre y recalcitrante a los tratamientos hidrometalúrgicos en medio ácido sulfúrico a presión atmosférica y temperatura baja. Se investigan diferentes microorganismos, temperaturas y condiciones y composición de los medios nutrientes, con el objetivo de alcanzar la disolución total tanto de la calcopirita como de otros sulfuros metálicos, en terreros, en batch e incluso en continuo.

Aunque la oxidación bacteriana se ha utilizado desde hace miles de años para extraer metales, no fue sino hasta 1947 cuando se descubrió el papel qué estas desempeñan en la disolución del mineral La bacteria más estudiada es Acidithiobacillus ferrooxidans la cual prolifera en un medio de bajo pH, 1.6 a 2.7, aunque crece en el intervalo de 1.0 a 6.0, su velocidad óptima de crecimiento es entre pH 2 y 2.5. El intervalo de temperatura es de 2 a 40°C, la más favorable es de 28 a 35°C. Las reacciones de oxidación catalizadas por las bacterias son exotérmicas y son la oxidación de especies reducidas de hierro y de azufre, presentes en los minerales, Fe (II) y S(II-). Las reacciones de oxidación disuelven los minerales obteniendo soluciones de Fe(III) soluble y ácido sulfúrico, las cuáles son recirculadas al proceso de lixiviación. Además de la biolixiviación, utilizando los mismos microorganismos de logran procesos de flotación selectiva previo pretratamiento biológico, y cuando los residuos mineros, jales o relaves, después del cierre de operaciones son abandonados sin control, la presencia de los microorganismos y condiciones adecuadas (pH, humedad y temperatura) causa la lixiviación de pirita y otros sulfuros generando aguas ácidas con sulfatos metálicos solubles conocidas como drenaje ácido de mina, el cual al movilizarse puede contaminar los mantos freáticos. Otros procesos biotecnológicos con aplicaciones en industria minero-metalúrgica como alternativa para la purificación de efluentes o residuos o para la recuperación de metales, son los métodos de remediación entre los cuales están la biosorción, bioacumulación, e incluso biodegradación. Las líneas de investigación en biotecnología de minerales desarrolladas en el Departamento de Ingeniería Metalúrgica de la Facultad de Química de la UNAM son 1.- Biolixiviación de sulfuros metálicos:

A) mineral de terrero de sulfuros de cobre, implementación industrial. B) concentrados de sulfuros cobre, Efecto catalítico de iones metálicos

sobre la biolixiviación de concentrados de cobre, Efectos de la adición de pirita a la biolixiviación de concentrados de cobre, Efecto catalítico y adición de pirita sobre la biolixiviación de concentrados de sulfuros de cobre. Sistemas en batch. Sistemas en continuo. Modelado de biolixiviación de concentrado de calcopirita.

C) Biolixiviación de otros sulfuros (ZnS, PbS, MoS) 2.- Evaluación del potencial de generación de drenaje ácido a partir de jales. Efecto microbiológico. 3.- Biosorción de metales pesados. 4.- Bioflotación de sulfuros metálicos.

Bibliografía Brewis, Tony. Extracción de metales por oxidación bacteriana. Mining abril, 1996 pp. 35-41. Paul E. Queneau & al, " Hydrometallurgy - a short course ", TMS-AIME Continuing Education Committee. G. Rossi. Biohydrometallurgy, McGraw-Hill Book Company. Hamburg, 1990. C. L. Brierley, (1999). Bacterial Succession in Bioheap Leaching. Biohidrometallyrgy and the Environment toward the Mining of the 21ST Century. R. Amils and A. Ballester (editors). Elsevier 91-97). J. M. Casas, J. Martínez, L. Moreno and T. Vargas (1998). Bioleaching Model of a Copper-Sulfide Ore Bed in Heap and Dump Configurations. Metall. Trans. 29B 899-909. M. Sidborn, J. Casas, J. Martínez and L. Moreno (2001). Two-Dimensional Dynamic Model of a Copper Ore Bed. Bioihydrometallurgy: Fundamentals, Technology and Sustainable Development, part A. V. S. T. Ciminelli and O. García Jr. (editors). Elsevier 139-147. Dan Lampshire, Cortez Gold Mines, Crescent Valley, NV.; Tracy Braun, Cortez Gold Mines, Crescent Valley, NV. Heap leaching operations and practices at Cortez gold mines. SME Annual Meeting. Pag 1-5. Feb. 28-Mar. 2, 2005, Salt Lake City, UT T. C. Eisele, J. Gurtler, K. Lewandowski, C.A. Hardison, and S.K. Kawatra. Department of Chemical Engineering, Michigan Technological University, Houghton, MI, USA. Determination of acid resistance of agglomerates in copper heap leaching. SME Annual Meeting. Pags 1-7. Feb. 28-Mar. 2, 2005, Salt Lake City, UT

Referencias autor Comparative Study of Bioleaching with two different Chalkopyrite Concentrates using Mesophilic Microorganisms in Presence of Ag(I). A. López-Juárez*, R. E. Rivera-Santillán. Biohydrometallurgy: A Systainable Thechnology in Evolution, Edited by Marios Tzesos, Artin Hatzikioseyian and Emmanouela Remoundaki. Part II. Pags 203-209. ISBN: 960-88415-2-6. National Technical University of Athens (2003). Proceedings of the 15th International Biohydrometallurgy Symposium IBS'2003 held in Athens, Hellas, Greece. Comparative study of chalcopyrite bioleaching in the presence of the ion Ag(I) with acidophilic bacteria. A. López-Juárez*, R. E. Rivera-Santillán, A. Ballester-Pérez, M. L. Blázquez-Izquierdo, J. A. Muñoz-Sánchez. Afinidad [ LXI], mayo-junio, Vol. 61, núm. 511, pág 20-24 (2004). Effect of present mesophilic bioleaching bacteria in the waste of mine (tailings). V., Becerril-Reyes, R. E., Rivera-Santillán. S. T. L. Harrison, D. E. Rawlings and J. Petersen, editors. Pag 509-517. ISNB: 1-920051-17-1. Compress Co. ZA (2005). Proceedings of The 16th International Biohydrometallurgy Symposium IBS'2005. Bioleaching of a Cananea Copper Concentrate in Continuous Stirred Reactors: Study in a Laboratory Scale. A. Lopez Juarez, R. E. Rivera-Santillan. S. T. L. Harrison, D. E. Rawlings and J. Petersen, editors. Pag 283-289. ISNB: 1-920051-17-1. Compress Co. ZA (2005). Proceedings of The 16th International Biohydrometallurgy Symposium IBS'2005. Electrochemical Behavior of Massive Chalcopyrite Electrodes Bioleached in Presence and Absence of Silver Ions at 35ºC. A. Lopez Juarez, R., E. Rivera-Santillan. S. T. L. Harrison, D. E. Rawlings and J. Petersen, editors. Pag 95-101. ISNB: 1-920051-17-1. Compress Co. ZA (2005). Proceedings of The 16th International Biohydrometallurgy Symposium IBS'2005. Bioleaching of a chalcopyrite concentrate as an ecological alternative to recover copper. López Juárez A.*, Rivera Santillán R. E., Gutiérrez Arenas N.** International Journal of Environmental Pollution. IJEP, Vol 26 (1-3) Págs 254-265 (2006). Electrochemical Behavior of Massive Chalcopyrite Electrodes Bioleached in Presence and Absence of Silver Ions at 35ºC. A. Lopez-Juarez*, N. Gutiérrez-Arenas**, R., E. Rivera-Santillan. Hydrometallurgy Vol 83 (1), págs 63-68 (2006). Comparison of bioleaching effect of mesophilic (35°) and termophilic bacteria (45°) on the Tizapa tailings R. Rivera-Santillan, V. Becerril-Reyes. Advanced Materials Research, Vols 20-21 (2007), pags 547-550. New Xochiquetzalli method for ion sulphide determination in aqueous media application to tailings analysis. R.E. Rivera-Santillan, L. Juarez-Garcia. Advanced Materials Research, Vols 20–21, (2007), pags 547-550.