Recuperación de oro en residuos electrónicos mediante bacterias cianogénicas

07 febrero 2017

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La ciencia y la tecnología evolucionan a gran velocidad implementando continuas mejoras en productos como la tecnología electrónica. Su desarrollo ha traído consigo el incremento en el número de aparatos tecnológicos y la consiguiente generación de casi 50 millones de toneladas de residuos anuales. El alto contenido de estos residuos en metales tóxicos muy contaminantes y de metales preciosos de alto valor ha motivado el desarrollo de tratamientos para descontaminarlos y convertirlos en recursos secundarios de donde extraer metales como el oro, cuya concentración alcanza entre 10-10.000 gramos por tonelada frente a los 0,5-13,5 gramos por tonelada de las fuentes clásicas.

Miguel Esteban Lucía y Sergio Salgado Briegas

Journal of Cleaner Production, 94 (2015) 5-19. doi:10.1016/j.jclepro.2015.02.024

Figura 1. Tendencia en la producción de circuitos electrónicos [2].

Entre los métodos clásicos para la recuperación de estos metales preciosos destacan técnicas como la pirometalurgia y la hidrometalurgia. La pirometalurgia consiste en la incineración de los residuos hasta la fundición de los componentes metálicos, lo cual permite su recuperación a partir de cualquier tipo de residuos. Sin embargo, esta técnica requiere una enorme cantidad de energía para poder fundir los metales, además de generar residuos muy contaminantes. Frente a esta tecnología, la hidrometalurgia emplea disoluciones muy concentradas de ácido nítrico y ácido clorhídrico, lo que dificulta la escala industrial debido a su elevada corrosividad y a la importante generación de contaminantes.

La recuperación de oro de los residuos metálicos se lleva a cabo principalmente mediante hidrometalurgia empleando cianuro (CN) como agente lixiviante para solubilizar el oro, atendiendo a la reacción

4Au + 8CN + O2 + 2 H2O → 4Au(CN)2 + 4OH

El uso de esta metodología, donde el cianuro está presente en altas concentraciones, presenta importantes problemas debido a su elevada toxicidad al unirse a componentes de la cadena respiratoria de los seres vivos.

Trends in Biotechnology, Corrected proof. doi:10.1016/j.tibtech.2015.11.003

Figura 2. Etapas en el proceso de recuperación de oro mediante métodos biológicos [5].

Una de las mejoras propuestas para este proceso es el uso de bacterias generadoras de CN como Chromobacterium violaceum (C. violaceum), una bacteria mesófila, gram-negativa y anaerobia facultativa que sintetiza CN a partir de glicina gracias a su ácido cianhídrico sintasa (HCN sintasa). La principal ventaja del uso de esta bacteria para la biolixiviación del oro es que cuando se acaba la fuente de carbono o de nitrógeno en el medio de cultivo, emplea el CN como nutriente, por lo que es mucho más respetuoso medioambientalmente que los métodos químicos.

La metodología incluye un pretratamiento para eliminar metales con mayor abundancia que el oro, como el cobre o el hierro. En primer lugar, los residuos electrónicos son triturados en partículas para añadirlos posteriormente a cultivos de Acidithiobacillus ferrooxidans, una bacteria biolixiviadora del cobre. Tras 7 días, estos residuos se retiran de este medio y, tras su secado, se someten de nuevo al proceso de biolixiviación durante una semana usando cultivos de C. violaceum. En el desarrollo del proceso es necesario controlar la aireación (100 mL/min), por la importancia del oxígeno en el proceso, y la evolución del pH para optimizar el rendimiento de extracción.

El CN generado reacciona con el oro presente en la solución dando lugar a un complejo soluble muy estable que puede ser recuperado posteriormente mediante métodos electroquímicos, ya que el paso de corriente eléctrica a través de la disolución provoca que el oro se deposite en el cátodo. Mediante esta aproximación se ha conseguido recuperar hasta un 70 % del oro presente en los residuos electrónicos.

Esta última etapa también es posible llevarla a cabo por métodos biotecnológicos: la bacteria Delftia acidovorans produce un péptido no ribosomal, delftibactin, que en una disolución de oro, provoca que éste precipite formando nanopartículas de oro que pueden ser separadas fácilmente del líquido. Mediante la expresión de estos genes en Escherichia coli se podría llevar este proceso a escala industrial y recuperar gran parte del oro de los residuos electrónicos mediante un método más sostenible medioambientalmente.

oro4

Figura 3. Esquema de proceso industrial para la precipitación de oro empleando delftibactin [3]

Bibliografía

  1. Akcil, A., Erust, C., Gahan, C., Ozgun, M., Sahin, M. and Tuncuk, A. (2015). Precious metal recovery from waste printed circuit boards using cyanide and non-cyanide lixiviants – A review. Waste Management, 45, pp.258-271.
  2. Ghosh, B., Ghosh, M., Parhi, P., Mukherjee, P. and Mishra, B. (2015). Waste Printed Circuit Boards recycling: an extensive assessment of current status. Journal of Cleaner Production, 94, pp.5-19.
  3. Gold Recycling. Using Delftibactin to Recycle Gold from Electronic Waste. iGEM Heidelberg 2013. Página web: http://2013.igem.org/Team:Heidelberg
  4. Liu, R., Li, J. and Ge, Z. (2016). Review on Chromobacterium Violaceum for Gold Bioleaching from E-waste. Procedia Environmental Sciences, 31, pp.947-953.
  5. Nancharaiah, Y., Mohan, S. and Lens, P. (2016). Biological and Bioelectrochemical Recovery of Critical and Scarce Metals. Trends in Biotechnology, 34(2), pp.137-155.

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