Bioextracciion De Minerales

Resumen:

La extracción y purificación de metales a partir de minerales es un proceso químico que causa contaminación ambiental. Una alternativa son las bacterias quimilitotroficas del azufre las que pueden oxidar este elemento y generar ácido sulfúrico, que solubiliza metales mezclados con azufre. Este proceso se conoce como Lixiviación bacteriana se aplica como una excelente opción para evitar contaminación ambiental, el propósito de está breve revisión es señalar las principales características de la LB.

Palabras clave: Minerales, Thiobacillus, minas, metales.

I. Antecedentes

A finales del siglo XIX S. Winogradsky describió un grupo de bacterias de diversos ambientes: suelo, agua y mina, que crecen por oxidación de minerales con azufre, hierro, cobre, cobalto, níquel y otros metales, lo que además asimilan el CO2 y/o carbonatos como fuente de carbono. Por este tipo de metabolismo bioquímico les definió como "bacterias quimiolitotroficas y postuló que la energía derivada de la oxidación del ión ferroso a férrico sirve para su crecimiento y asimilación de CO2" (Sánchez-Yáñez et al., 2000; Harvey y Crundwell, 1997). A finales de 1979 se les conocían como bacterias autotróficas del hierro, entonces sólo se describían dos géneros: Ferrobacillus y las especies F. ferrooxidans y F. sulfooxidans y Thiobacillus thiooxidans, está última se aisló de un suelo pobre en materia orgánica y en agua de mina; (Lindstrom et al., 1992; Olson, 1991). La lixiviación bacteriana (LB) es una estrategia biológica que se emplea para la concentración y extracción de metales de minerales sulfurados refractarios de baja ley ó SMBL (Álvarez y Jerez, 1990; Janssrn et al., 1996).

En hidrometalurgía la LB es sencilla, barata y ecológica, sus productos no contaminan el ambiente (Navarrete, et al., 2001). Una de sus principales ventajas es la económica, al aprovechar menas de minerales sulfurados metálicos de baja ley (SMBL), considerados así porque la concentración del metal de interés es mínima (10mg/ton del mineral) y porque la extracción por métodos químicos tradicionales no es rentable, por ello no se explotan a pesar de que contienen oro, plata, cobre y metales radiactivos: uranio, radio, etc. (Ballesteros et al., 2001; Fowler y Crundwell, 1998).

El primer informe sobre la LB de SMBL, se publicó en 1922 con una bacteria quimiolitotrofica desconocida, está investigación describió una forma biológica de extracción de metales como alternativa barata para la explotación de SMBL, durante 30 años este informe se ignoró hasta el redescubrimiento T. ferrooxidans tolerante a alta concentración de metales pesados (g L-1): 10 de zinc, 72 de níquel, 30 de cobalto, 55 de cobre y hasta 160 de hierro fundamental en el incremento del costo de fundición de minerales, la que obliga a que concentrados de oro y plata se exploten por LB (Lindstrom et al., 1992).

En general se describen tres métodos para la extracción de metales a partir de minerales: lixiviación química en autoclave, tostación de sulfuros y LB. En base al mineral que se trata se sabe que el reto es extraer el metal unido al azufre, ya que éste es la causa de la refracción o resistencia del mineral a la separación de estos metales.

La lixiviación de sulfuros en autoclave (proceso Sherrit-Gordón), se realiza a elevada temperatura y presión del oxígeno para la oxidación y solubilización del azufre y su eliminación, como la variante de Homestake en Nevada, E.U.A. Por está técnica el producto de autoclave, es una solución ácida en la que los metales del mineral son solubles. En tanto un lodo atrapa las especies inertes como arcillas y sílice, en la siguiente etapa; la cianuración se aplica para separar: plomo, cobre y zinc, la técnica se usa en yacimientos de minas de oro con o sin concentración de sulfuros, la desventaja de este tratamiento es el alto consumo de oxígeno proporcional a la concentración de azufre en el mineral además los metales de los minerales deben ser resistentes a la corrosión (Sand et al., 1993; Sugio et al., 1990).

La tostación es un proceso industrial para la conversión de sulfuros en sulfatos solubles en solución ácida acuosa, que permite cianuración normal, después del lavado de residuos. No obstante la tostación genera dióxido de azufre (SO2), no recuperable en pequeña o mediana escala, que contamina el ambiente por ello normas de protección ambiental restringen su utilización.

La LB es una actividad biológica conocida desde la antigüedad por fenicios, romanos, árabes y españoles, que la reportaron en la extracción de cobre en agua de minas. En 1947 cuando T. ferrooxidans se aisló por primera vez del drenaje de una mina de carbón bituminoso (Kashefi et al., 2001; Olson, 1991). En España en 1950 se reportó la LB de minerales de cobre en una mina del Río Tinto, hasta 1970 se confirmó que esto fue derivado de la actividad de Thiobacillus sobre el SMBL (Lindstrom et al., 1993; 1992; Suzuki et al., 1990). Cuando la microbiología avanzó, se reporto que Thiobacillus como es clave en la recuperación de metales de valor comercial a partir de SMBL. Por ello existen patentes de este proceso, incluso para minerales con metales radioactivos (Ahonen y Touvinen, 1992).

II. Bacterias lixiviantes de minerales.

T. thiooxidans es una bacteria Gram negativa quimiolitotrofica obligada, cosmopolita. Existe información sobre técnicas de aislamiento e identificación (Brigmon et al., 1995). Además su potencial en biohidrometalurgía para la extracción de minerales de: cobre, oro, plata, uranio y radio, se limita por inhibición por metales que lixivia (Goebel y Stckebrandt, 1994; Bronwyn et al., 2000). Otras especies de Thiobacillus son sensibles a la acidez como T. thioparus y T. novellus no oxidan azufre elemental, pero si sus sales además de compuestos orgánicos como la glucosa.

T. denitrificans crece en anaerobiosis con nitrato como aceptor final de electrones. T. ferrooxidans oxida sales de azufre con hierro, T. novellus es quimiolitotroficó facultativo con un pH óptimo de crecimiento de 7.0. el que permite separar cada especie: T. thiooxidans y T. ferrooxidans crecen a pH de entre 2.0 y 3.5, T. denitrificans, T. thioparus y T.novellus de entre 7.0 y 7.3 (Groudev y Groudeva, 1993).

III. Thiobacillus spp y bacterias lixiviantes de minerales

Las técnicas de aislamiento para Thiobacillus y las herramientas moleculares revelan su distribución en ambientes de mina y suelo. Existen otros procariotes que lixivian SMBL, investigación "in situ" en minas para extracción de oro generan resultados similares Thiobacillus

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