20071005 Biomineria y Biorremediacion Donati

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BIOMINERA Y BIORREMEDIACIN DOS APORTES BIOLGICOS HACIA UNA MENOR CONTAMINACIN

CNEA OCTUBRE 2007

EDGARDO DONATI CINDEFI (CONICET-UNLP)

BIOMINERA Aportes biolgicos a los procesos de explotacin minera Flotacin Recuperacin

BIORREMEDIACIN Uso de microorganismos para la remediacin ambientalCNEA OCTUBRE 2007 EDGARDO DONATI CINDEFI (CONICET-UNLP)

Metales de transicin Minerales de cobreCu (nativo)

14.000.000 de toneladas CuCuCO3.Cu(OH)2 (malaquita) CuFeS2 (calcopirita) CuS (covelita) Cu2S (calcocita) Cu5FeS4 (bornita)

Cu2O (cuprita)

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Pirometalurgia: CuS + 3/2 O2 CuO + SO2

2 CuO + C CuO + CO CuO + H2

2 Cu + CO2 Cu + CO2 Cu + H2O

Poco rentable (minerales baja ley) Muy contaminante

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Hidrometalurgia: CuS + H2SO4 CuS + Fe2(SO4)3 CuSO4 + SH2 CuSO4 + 2 FeSO4 + S

No rentable tericamente

Mayor recuperacin que la estequiomtrica Menor consumo de reactivosCNEA OCTUBRE 2007 EDGARDO DONATI CINDEFI (CONICET-UNLP)

1947

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Acidithiobacillus ferrooxidans

Acidfilo (pH 1-4) Oxida Fe2+ y S Es un bacilo Aerbico Usa CO2 Mesfilo (20-40 oC)CNEA OCTUBRE 2007

Resistente a metales) 55 g/l Cu(II) 72 g/l Ni(II) 120 g/l Zn(II) 160 g/l Fe(II) 30 g/l Co(II)EDGARDO DONATI CINDEFI (CONICET-UNLP)

Acidithiobacillus thiooxidansCNEA OCTUBRE 2007 EDGARDO DONATI CINDEFI (CONICET-UNLP)

Acidithiobacillus caldusCNEA OCTUBRE 2007 EDGARDO DONATI CINDEFI (CONICET-UNLP)

Leptospirillum ferrooxidansCNEA OCTUBRE 2007 EDGARDO DONATI CINDEFI (CONICET-UNLP)

AUTTROFOS

HETERTROFOS

ACIDFILOS

MESFILOS

TERMFILOS

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BIOLIXIVIACIN

Incremento en la velocidad de disolucin de ciertos componentes en una matriz insoluble o poco soluble, por accin directa o indirecta de microorganismos

HONGOS

BACTERIAS ARQUEAS

LEVADURAS

LIXIVIACIN BACTERIANACNEA OCTUBRE 2007 EDGARDO DONATI CINDEFI (CONICET-UNLP)

Sulfolobus metallicusCNEA OCTUBRE 2007 EDGARDO DONATI CINDEFI (CONICET-UNLP)

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Volcn Copahue (Neuqun)

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PROCESO GLOBAL

MS(s) + 2 O2(g)

MSO4(ac)

MECANISMOS EN LA LIXIVIACIN BACTERIANA DE SULFUROS

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MS(s) + 2 O2(g)

MSO4(ac)

2 Fe2+ + 1/2 O2 + 2 H+ MS + 2 Fe3+ S + 3/2 O2 + H2O

A. f./L.f.

2 Fe3+ + H2O

M2+ + S + 2 Fe2+A.f./A.t./A.c.c.

H2SO4

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Fe3+ At.f. y L.f. Fe2+ MS

MECANISMO VA TIOSULFATO

Sulfuros no solubles en cido (dan sulfato por oxidacin qumica: FeS2, MoS2) M2+ + S2O32-

Compuestos Intermediarios

At.f. y At.t.

Banda de valencia slo del metal (no contribuye al enlace)

SO42- + H+CNEA OCTUBRE 2007 EDGARDO DONATI CINDEFI (CONICET-UNLP)

MECANISMO VA POLISULFUROS

Fe3+ At.f. y L.f. Fe2+ MS H+

Sulfuros solubles en cido (dan azufre por oxidacin qumica: CuS, ZnS, CuFeS2, PbS) M2+ + Sn2Banda de valencia del metal y del sulfuro (contribuye al enlace)

Compuestos Intermediarios

At.f. y At.t.

At.f. y At.t. SO42CNEA OCTUBRE 2007

S8EDGARDO DONATI CINDEFI (CONICET-UNLP)

200 m

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30 m

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6 m

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Citoplasma Membrana citoplasmtica Membrana externa Espacio periplasmtico Capa de exopolmeros

Solucin lixiviante

Grnulos de azufre y politionatos Hierro complejado en exopolmeros

Acidithiobacillus ferrooxidans

Sulfuros (pirita) Ataque en la interfase

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la biolixiviacin es slo vlida a nivel de laboratorio?

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LIXIVIACIN HEAP (pila)Utilizado para minerales oxidados y/o sulfurados de cobre: Pila de 6-20 metros de altura de mineral triturado Base de concreto cubierto de polietileno de alta densidad, PVC, etc. Poco control bacteriano. Costos bajos.

METALES

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PRODUCCIN MUNDIAL

14.000.000 TONELADAS

CHILE(TOTAL)

CHILE(BIOLIXIVIACIN)

4.740.000 TONELADAS

1.500.000 TONELADAS

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Mina de cobre Chuquicamata Chile

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Camin de 300 ton

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Aplicable a otros metales(bajo la forma de sulfuros)

Nquel Cobalto Cinc

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BIOLIXIVIACIN MECANISMOS DE URANIOa) Especies de uranio(VI) (requiere disolucin cida) S + 3/2 O2 + H2O H2SO4

b) Especies de uranio(IV) (requiere oxidacin): UO2, U3O8,DIRECTO:

2 UO2 + O2 + 2 H2SO4

2 UO2SO4 + 2 H2O

INDIRECTO:

UO2 + 2 Fe3+

UO22+ + 2 Fe2+

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MINERALES DE ORO MINERALES DE ORO Minerales refractariosEl oro est finamente diseminado en la matriz y no puede ser liberado ni siquiera con muy fina molienda.

Alto consumo de cianuro Baja recuperacin de oro (30-35 %)CNEA OCTUBRE 2007 EDGARDO DONATI CINDEFI (CONICET-UNLP)

PRETRATAMIENTO DE MINERALES PRETRATAMIENTO DE MINERALES

FeS2 FeAsS

Au

Au

Tostacin 700-800 oC

Alta presin 200 oC

Bacteriano 30-50 oC

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MASIFICACIN DEL CONSUMO DE PRODUCTOS TECNOLGICOS

ALTO CONSUMO DE INSUMOS NO RENOVABLES

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PRODUCCIN INDUSTRIAL MASIVA

PRODUCCIN AGROPECUARIA INTENSIVA

EXPLOTACIONES MINERAS DE GRAN ENVERGADURA

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USO DE TECNOLOGAS CONTAMINANTES

APLICACIONES INTENSIVAS Y EXTENSIVAS INDISCRIMINADAS

POBRE CONTROL AMBIENTAL INSTALACIONES/PROCESOS INADECUADOS LUGARES INADECUADOS EFLUENTES Y RESIDUOS TRANSPORTE DE INSUMOS Y PRODUCTOS

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RESIDUOS EMISIONES GASEOSAS EMISIONES DE POLVO EFLUENTES LQUIDOS

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AIRE AGUAS SUPERFICIALES AGUAS SUBTERRNEAS SUELOS SERES VIVOSCNEA OCTUBRE 2007 EDGARDO DONATI CINDEFI (CONICET-UNLP)

250

Poblacin mundial Consumo de cobre refinado per cpita

1950 = 100

150

200

Poblacin mundial Consumo de metales

100

Consumo de combustibles fsiles

1950

1960

1970 Ao

1980

1990

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INCREMENTO DE PRODUCTOS TECNOLGICOS MASIFICACIN DEL CONSUMO DE PRODUCTOS TECNOLGICOS

REDUCCIN DE PRODUCTOS SUNTUARIOS?

SERIO PROBLEMA A MEDIANO PLAZO CON RECURSOS NO RENOVABLESCNEA OCTUBRE 2007

APORTAR SOLUCIONES TRANSITORIAS AL PROBLEMA AMBIENTAL CRECIENTEEDGARDO DONATI CINDEFI (CONICET-UNLP)

PAPEL DE LA CIENCIA Y LA TECNOLOGA

TECNOLOGAS LIMPIAS SUSTENTABLESBIOCOMBUSTIBLESCNEA OCTUBRE 2007

BIOMINERAEDGARDO DONATI CINDEFI (CONICET-UNLP)

265 MILLONES DE TONELADAS DE RESIDUOS PELIGROSOS GENERADOS POR AO 40 MILLONES SON DISPERSADAS EN EL MEDIO AMBIENTE 40.000 SITIOS CONTAMINADOS SERIAMENTE PARA LIMPIAR TODOS LOS RESIDUOS PELIGROSOS: 370.000.000.000-1.700.000.000.000 DOLARES

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PROCESO DE TRATAMIENTO

Economa

Medio AmbienteCNEA OCTUBRE 2007

SociedadEDGARDO DONATI CINDEFI (CONICET-UNLP)

PAPEL DE LA CIENCIA Y LA TECNOLOGA

TECNOLOGAS PARA REMEDIAR EL AMBIENTE

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Producir menos residuos Evitando crear nuevos Reciclando y volviendo a usar

Convertir en sustancias menos txicas Aislamiento Incineracin Transformacin qumica Bio-remediacin

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TRATAMIENTOS CLSICOS

Usualmente caros Contaminaciones laterales No tiles para volmenes grandes y concentraciones pequeas

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BIORREMEDIACIN

Uso de microorganismos (hongos, levaduras, bacterias) y/o sus derivados para degradar contaminantes o disminuir su