Bacterias mineras: Biolixiviación

20 abril 2017

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La minería es un sector económico de gran relevancia en numerosos países, además de la forma de obtener materias primas minerales. En la actualidad es un proceso costoso y de mucho impacto ambiental por lo que es interesante el desarrollo de nuevas técnicas mediante biotecnología. (Imagen de portada: De Doris1980 – Trabajo propio, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29116136)

Juan Carlos Soto

A los minerales o menas que contienen el metal de interés en la actualidad se tratan con compuestos químicos, alta temperatura o presión para poder solubilizarlo y extraerlo, pero es un proceso que también puede hacerse con microorganismos que puedan oxidar hierro y azufre, liberando el catión del metal de interés para ser extraído.

Ilustración 1. Esquema de la lixiviación de un mineral sulfurado (MS) del que se obtiene el metal de interés (M) y el sulfuro oxidado en forma de ácido sulfúrico y un tercer componente (X) que pueden ser iones férricos o protones, según el tipo de lixiviación.

Bacterias de los géneros Acidithiobacillus, Leptospirillum y Sulfobacillus además de arqueas como Ferroplasma, Acidiplasma, Metalosphaera y Sulfolobus ya se encuentran generalmente en los ambientes mineros y cuentan con esta capacidad para oxidar hierro y sulfuros, por lo que son candidatos ideales con los que poner a punto esta tecnología.

Una vez extraído el mineral (por ejemplo, Calcopirita, CuFeS2, para obtener cobre) se tritura y se riega con una solución enriquecida en los microorganismos, estos forman un biofilm sobre los minerales.

En el biofilm se comienzan a producir ion férrico a partir de hierro reducido o ion ferroso, el ion férrico se reduce para oxidar el mineral y liberar así los iones sulfuro y cationes del metal de interés.

La regeneración del ion férrico es una de las principales funciones de los microorganismos, además de la oxidación del azufre liberado para una mejor solubilización de los cationes metálicos, estos procesos son mayoritariamente aerobios y consumen oxígeno.

Ilustración 2. Biolixiviación de cobre por A. Ferrooxidans y esquema general de la reacción

El catión metálico solubilizado se puede extraer mediante precipitación o por captura selectiva con compuestos orgánicos, por ejemplo, el cobre se puede vincular de forma reversibles a oximas, creando un complejo que se puede extraer con un disolvente orgánico como el queroseno del que se separa fácilmente, como el complejo es reversible el cobre se libera modificando el pH.

Para metales de alto valor añadido como el oro, la plata o el uranio, la bio-oxidación es un pretratamiento que permite hacer el mineral en el que se encuentre más accesible para el lixiviado con productos químicos y en estos casos se lleva a cabo en reactores agitados con las condiciones más controlados, siendo un proceso más caro pero que permite una recuperación de hasta el 90%.

En la actualidad muchos países están apostando por estas tecnologías, cabe destacar Chile, el primer productor mundial de cobre. BIOSIGMA, la empresa minera estatal, ha conseguido mejorar la extracción hasta un 50% por lo que se pueden aprovechar rocas en las que la concentración del metal es de entre 0,45 y 2%, que por las técnicas tradicionales no es posible ni rentable.

El desarrollo y mejora de esta tecnología, que ya ha demostrado ser rentable y una buena alternativa, debe dirigirse en un futuro a mejorar los tiempos y eficiencia además de buscar destinos no contaminantes para el ácido sulfúrico y los metales pesados que se generan al no controlar la actividad microbiana.

Bibliografía:

Saavedra, A. y Cortón, E. (2014). Biotecnología microbiana aplicada a la minería. Química Viva, 13 (3), 18-32.

Valdés, J., Pedroso, I. et al. (2008) Acidithiobacillus ferrooxidans metabolism: From genome sequence to industrial applications. BMC Genomics 9:597.

“Bacterias serán utilizadas para extraer cobre en Chile” (23/11/2016)

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