Fitoextraccion de oro y cobre

Fitoextracción del oro y cobre de las minas, relaves con Helianthus Annuus L. y Kalanchoe serrata L.

Para examinar la factibilidad de la fitoextracción de oro y la correspondiente absorción de cobre que se induce al mismo tiempo, se realizaron experimentos a escala de laboratorio y de campo utilizando relaves de mina de la mina Magistral en el estado de Sinaloa, México.

En este trabajo se utilizaron las especies de plantas locales disponibles Helianthus annuus L. y Kalanchoe serrata L. En combinación con las modificaciones químicas: cianuro de sodio (NaCN), tiocianato de amonio (NH4SCN), tiosulfato de amonio (NH4 ) 2S2O3, y tiourea [SC (NH2) 2] para promover la absorción de oro. Los resultados muestran que para K. serrata las concentraciones medias de cobre se incrementaron por encima de 4 mg / kg y las concentraciones de oro por encima de 9 mg / kg en la materia seca de los tejidos aéreos. Para H. annuus las concentraciones medias de cobre se incrementaron a 118 mg / kg en las raíces, 141 mg / kg en el tallo y 119 mg / kg en las hojas mientras que las concentraciones medias de oro se incrementaron a 15 mg / kg en hojas, 16 mg / kg en Raíces y, 21 mg / kg en tallos de plantas. La mala salud de las plantas después del tratamiento con productos químicos para inducir la captación de oro podría ser una función de las concentraciones tóxicas de otros oligoelementos como el cobre en las plantas.

Nuestros resultados confirman que la tecnología de fitoextracción puede utilizarse para recuperar metales preciosos de los relaves de la mina y que, al precio actual del oro, esta recuperación puede ser económica. Sin embargo, nuestros resultados también ponen de relieve la respuesta diferencial de las especies de plantas al cobre y oro en el suelo, y la importancia de elegir el producto químico correcto para inducir la captación de metal.

1. Introducción

Las plantas específicas, conocidas como hiperacumuladores, son reconocidas en muchos ambientes ecológicos alrededor del mundo por su habilidad para acumular metales que no son esenciales para los procesos vivos, a concentraciones similares a las de los macronutrientes (0.1-1%). Brooks y sus colegas, a fines de los años setenta, fueron los primeros científicos en utilizar el término hiperacumulación para describir plantas que absorben níquel a concentraciones superiores a 1000 mg / kg (0,1%) de materia seca cuando crecen en suelos serpentinos (Brooks et al., 1977 Jaffre et al., 1976). Posteriormente, las plantas hiperacumuladoras se definieron como aquellas que acumulan metal a concentraciones que son 10-100 veces las concentraciones encontradas en plantas llamadas "normales" (Chaney, 1983). Estas concentraciones son un orden de magnitud mayor que las concentraciones encontradas en otras plantas que crecen en el mismo ambiente. Hoy se conocen 440 especies de plantas hiperacumuladoras, de las cuales el 75% son hiperacumuladores de níquel (Reeves, 2006). Las especies vegetales restantes hiperacumulan arsénico, cadmio, manganeso, sodio, talio y zinc.

1.1. Aplicación práctica de la hiperacumulación de metales en plantas

Desde los primeros años del siglo XX, ha habido informes sobre la acumulación de oro por las plantas, particularmente los árboles (Warren y Delavault, 1950). Estos estudios han demostrado que los árboles de coníferas, en particular, pueden acumular cantidades de oro que están en el orden de las partes por billón en sus tejidos. Desde hace tres décadas, las plantas de hiperacumuladores han sido sugeridas como una técnica de mineralización viable (BrooksandRobinson, 1998). “Fitoma” es el uso de plantas vivas para recuperar metales valiosos de los sustratos de residuos, incluidos los relaves mineros o los suelos mineralizados. La fosfatación puede aplicarse potencialmente a zonas en las que la concentración de metales en el suelo no es adecuada para la extracción utilizando tecnologías convencionales de minado, y se ha sugerido una posible forma de recobrar los metales de níquel, talio y oro del suelo, el mineral o la roca residual (Anderson et al., 1999a, Robinson et al., 2009). A pesar de los estudios publicados sobre la acumulación de metal por las plantas, no se ha identificado ninguna especie de plantas hiperacumuladoras de oro. La hiperacumulación del oro no es un rasgo natural de las especies vegetales (Anderson et al., 1999b). Esto se debe a que el oro, en condiciones naturales, es altamente insoluble, y por lo tanto tiene baja biodisponibilidad. Posteriormente, dificulta el potencial de extracción del elemento (Gardea-Torresdey et al., 2005).

Aunque se sabe que el oro es relativamente inmóvil, puede ser solubilizado a partir de minerales y suelos por actividad microbiana (Korobushkina et al., 1983) y por plantas cianogénicas (Girling y Peterson, 1980). La técnica utilizada para promover una mayor absorción de metales que normalmente no se acumulan en las plantas se conoce como hiperacumulación inducida, donde la biodisponibilidad (solubilidad) de los metales en el suelo se promueve utilizando productos químicos.

En 1996, los científicos informaron de los primeros ensayos sobre el terreno de la hiperacumulación inducida por plomo utilizando Zea mays L. (Maize) y otras especies (Huang y Cunningham, 1996). Posteriormente se publicó el descubrimiento inicial (octubre de 1997) de que los plátanos podían ser inducidos a acumular oro del "suelo" (Anderson et al., 1998). A partir de esta observación inicial, el trabajo se ha intensificado con el objetivo de aumentar el nivel de acumulación de oro en las plantas.

Se han variado los productos químicos empleados como agentes solubilizantes para promover la solubilidad de metales pesados ​​durante la hiperacumulación inducida. Una de las obras más representativas que investigaron la hiperacumulación inducida de oro se desarrolló durante 2001, cuando se preparó un suelo artificial aurífero para contener una concentración de oro de 5 mg / kg. Los compuestos químicos utilizados para la elaboración de este trabajo fueron NaCN (cianuro de sodio), KCN (cianuro de potasio), KI (yoduro de potasio), KBr (bromuro de potasio) y (NH4) 2S2O3 (tiosulfato de amonio).

La especie de la planta Brassica juncea (L.) Czern. (Mostaza india), Berkheya coddii y Cichorium intybus (achicoria) se cultivaron en el mineral artificial y se trataron con cada uno de los productos químicos indicados (Lamb et al., 2001).

1.2. Fitoma de oro

De los metales para los cuales se ha propuesto el fitoma, el oro capta el mayor interés y ha sido objeto de muchos estudios de captación de plantas desde 1998. Anderson et al. (2005), informó los resultados de un ensayo de campo en Brasil donde las especies de cultivo B. juncea y Z. mays se utilizaron para recuperar oro de mineral de bajo grado después del riego de una solución diluida de cianuro en el suelo para promover la solubilidad y absorción de oro.

El precio del oro en ese momento era de aproximadamente US $ 400.00, y el nivel de ganancia no era económico. Sin embargo, con un precio del oro de más de US $ 1500 la onza en 2011, el oro phytomining está siendo seriamente considerado como una tecnología económicamente viable y medioambientalmente sostenible para recuperar el oro de las zonas de tierras residuales, especialmente en los suelos áridos y semiáridos del mundo Si se usan especies vegetales capaces de ajustarse a las condiciones de esta región (Wilson-Corral et al., 2010).

Una operación de plantación de oro bien planificada y efectiva puede considerar factores tales como: (a) la concentración de oro en el suelo mineralizado o en los desechos de la mina; (B) la geoquímica del oro en el sustrato; C) la concentración de otros elementos en el sustrato que puedan ser tóxicos para las plantas; D) el comportamiento de las especies vegetales en las condiciones climáticas que pueden ser específicas para un lugar; E) la disponibilidad de agua para el riego de la parcela; F) la fertilidad del sustrato; (G) el nivel de pH del sustrato; (H) la disponibilidad y aceptabilidad de los agentes químicos que son necesarios para formar la sal de oro estable y soluble para la absorción de plantas; (I) la dosis y el tiempo programados para la aplicación de este agente químico al sustrato, (j) protocolos adecuados de gestión de la producción para proteger las plantas contra la herbización y / o patógenos; K) el calendario de cosecha de las plantas; Y (l) un sistema eficiente recupera oro de la biomasa cosechada. El éxito y, por lo tanto, la viabilidad económica de una operación de fitomorfización pueden ser cuestionados si incluso uno de estos factores no funciona a un nivel requerido.

1.3. Asociación de oro y cobre en suelos

Mientras que el oro es considerado como un elemento no esencial, el cobre, que comúnmente coexiste en el suelo con oro, se considera esencial. Sin embargo, el cobre puede ser un metal tóxico para muchos organismos vivos, incluyendo plantas. Las deficiencias del suelo producirán una respuesta negativa de la planta, mientras que los síntomas tóxicos serán observados en las concentraciones más grandes. Anderson et al. (2005), reportaron un aumento significativo en la concentración de cobre de las plantas cultivadas en el campo como resultado de la fitoextracción de oro, y atribuyeron la mortalidad de las plantas usadas a la toxicidad del cobre.

El cobre es un metal industrial importante, y es considerado el tercer metal más utilizado en todo el mundo. Durante los últimos años, la fitoextracción de cobre ha recibido una consideración científica considerable debido al potencial de esta tecnología para limpiar o manejar la contaminación por cobre de la tierra. Los informes sobre la recuperación del cobre utilizando plantas son abundantes en la literatura científica (Almeida et al., 2008, Murakami y Ae, 2009, Wang et al., 2010). Dada la asociación general del cobre con el oro en la roca residual y los relaves, es importante considerar el efecto interactivo del cobre sobre la fitoextracción de oro.

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