Biolixiviación en Bauxita Ula

7/25/2019 Biolixiviacin en Bauxita Ula

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UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO DE BIOLOGA

LABORATORIO DE BIOTECNOLOGA DE MICROORGANISMOS SIXTO

DAVID ROJO

BIOLIXIVIACIN DE ALUMINIO Y HIERRO PRESENTE

EN BAUXITA GIBBSTICA USANDO CEPAS

HETERTROFAS INDGENAS

Trabajo Especial de Grado presentado por el

Br. David Rolando Quintero Rodrguezcomo

requisito parcial para optar al Ttulo de

Licenciado en Biologa

Tutor: Msc. Balmore Guerrero

Mrida, Octubre de 2003


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DAVID ROJO




Br. David Rolando Quintero Rodrguez

Merida, Octublre de 2003


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Br. David Rolando Quintero Rodrguez

Merida, Octublre de 2003


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RESUMEN

La biolixiviacin microbiana de metales a partir de minerales es unproceso de reciente estudio y potencial uso en la extraccin metalesde menas o concentrados minerales de bajo tenor, diversosmicroorganismos han sido empleados en experiencias debiolixiviacin, especialmente con minerales sulfurosos y preciosos,resaltando el uso de microorganismos indgenas en dichos

procesos. En Venezuela, el Yacimiento de Bauxita Los Pijiguaos,presenta limitantes en su explotacin relacionadas al bajo contenidoen alumina, que favorecen el planteamiento del uso de mtodosalternativos como la biolixiviacin que permitan la recuperacin dealuminio o la beneficiacin del mineral por remocin de impurezas;en este sentido se aislaron y obtuvieron nueve cepas indgenasprovenientes del yacimiento, que fueron adaptadas y cultivadas encondiciones selectivas que determinaron el uso de la cepadenominada N en los ensayos de biolixiviacin, demostrndoseposteriormente su capacidad de biolixiviar hierro y aluminio, en

condiciones variables de concentracin de glucosa y mineral en elmedio de cultivo. Los tratamientos de 60 gGlucosa/L -150 gBauxita/L y 40gGlucosa/L -100 gBauxita/L mostraron mayores niveles de biolixiviacin,recuperacin, productividad y rendimiento para hierro y aluminio,observndose patrones similares de consumo de glucosa yvariacin de pH, relacionados al incremento de los niveles debiolixiviacin, que descienden hacia el final del cultivo y sonconcordantes con las tendencias de variacin de pH, [Al3+] y [Fe3+]de las experiencias de lixiviacin qumica. Se observ mayor

selectividad en la solubilizacin de aluminio de los agentesquelantes o cidos orgnicos producidos. Los resultados obtenidosconfirman la potencialidad de uso de microorganismos indgenas enel proceso de biolixiviacin en bauxita, como mtodo alternativo detratamiento, por lo que se sugiere la optimizacin de los medios,condiciones y sistemas de cultivo para la cepa seleccionada.


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Bioleaching of Aluminum and Iron from Gibbsitic

Bauxite using indigenous heterotrophs strains

ABSTRACT

The microbial bioleaching of metals from minerals is a process ofrecent study and potential use in the metal extraction of menas andmineral concentrated of low tenor, diverse microorganisms havebeen used in biolixiviacin experiences, specially with sulfurous and

precious minerals, emphasizing the use of indigenousmicroorganisms in these processes. In Venezuela, the LosPijiguaos Bauxite Deposit, displays difficulties in his operationrelated to low content of alumina, that favor the exposition of the useof alternative methods like the bioleaching which they allow to thealuminum recovery or the benefitiation of the mineral by removal ofimpurities; in this sense they isolated nine indigenousmicroorganisms originating of the deposit were isolated andobtained, that were adapted and cultived in selective conditions thatdetermined the use of denominated strain N in the bioleaching testslater, demonstrating themselves their capacity to bioleaching ironand aluminum, in variable conditions of concentration of glucose andmineral in culture medium. The treatments of 60 gGlucosa/L -150gBauxita/L and 40 gGlucosa/L -100 gBauxita/L showed to greater levels ofbioleaching, recovery, productivity and yield for iron and aluminum,being observed similar patterns of glucose consumption andvariation of pH, related to the increase of the biolixiviacin levels,that descend towards the end of the culture and are concordant withthe tendencies of variation of pH, [Al3+] and [Fe3+] of the chemical

leaching experiences. Greater selectivity in the solubilizacin ofaluminum of produced organic the quelantes or acid agents wasobserved. The obtained results confirm the potentiality of use ofindigenous microorganisms in the process of bioleaching in bauxite,like alternative method of treatment, reason why it suggests theoptimization of mediums, conditions and systems of culture for theselected strain.


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NDICE GENERAL

1. INTRODUCCIN...

2. HIPTESIS.

3. OBJETIVOS...

4. METODOLOGA

4.1. AISLAMIENTO Y CARACTERIZACIN PRELIMINAR DE CEPAS

QUIMIOLITOTROFAS Y HETERTROFAS INDGENAS

4.1.1. Muestras de Bauxita, Suelo y Lodos Rojos de las Lagunas de Drenaje de

Mina...

4.1.1.1. Localizacin del rea de Muestreo............

4.1.1.2. Recoleccin y Almacenamiento de Muestras

4.1.2. Medio de Cultivo de Enriquecimiento.............

4.1.2.1. Composicin y Preparacin..

4.1.2.2. Condiciones de Cultivo y Ciclos de Cultivo de Enriquecimiento.

4.1.3. Medio de Aislamiento de Cepas Quimiolitotrofas y Hetertrofas Indgenas..

4.1.3.1. Composicin y Preparacin..

4.1.3.2. Condiciones de Cultivo y Aislamiento de Cepas...

4.1.4. Seleccin de Cepas y Caracterizacin Preliminar.

4.1.4.1. Caracterizacin Macromorfolgica..

4.1.5. Adaptacin de las Cepas Seleccionadas

4.1.5.1. Ciclo Primario de Adaptacin

4.1.5.1.1. Medio y Condiciones de Cultivo.

4.1.5.2. Ciclo Secundario de Adaptacin..


4.1.5.3. Ciclo Terciario de Adaptacin...


4.2. SELECCIN DE CEPAS EN BASE A LOS NIVELES DE BIOLIXIVIACIN

DE HIERRO EN MEDIO COMPLEMENTADO CON BAUXITA

GIBBSTICA...

4.2.1. Tratamiento de la Muestra.

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4.2.2. Preparacin de la Curva de Calibracin para la determinacinEspectrofotomtrica de Hierro Lixiviado con Tiocianato...

4.2.3. Determinacin Espectrofotomtrica de la Concentracin de Hierro Lixiviado

con Tiocianato..

4.2.4. Seleccin de las Cepas a emplear en los Ensayos de Biolixiviacin.

4.3. BIOLIXIVIACIN DE ALUMINIO Y HIERRO PRESENTES EN BAUXITA

GIBBSTICA...

4.3.1. Obtencin del inculo de la cepa tipo seleccionada..

4.3.2. Experimento Multifactorial..4.3.2.1. Medios y Condiciones de Cultivo.

4.3.3. Controles de Lixiviacin Qumica con cidos Inorgnicos y Orgnicos .

4.3.4. Determinaciones Analticas de los Niveles de Biolixiviacin..

4.3.4.1. Tratamiento de la Muestra..

4.3.4.2. Determinacin Espectrofotomtrica de la Concentracin de Hierro con

1,10- Fenantrolina .

4.3.4.3. Determinacin Espectrofotomtrica de la Concentracin de Aluminio con

Eriocromocianina R .4.3.4.4. Determinacin de la Concentracin de Glucosa Residual mediante

Reaccin Acoplada Glucosa Oxidasa Peroxidasa..

4.3.5. Determinacin de Parmetros Cinticos del Proceso de Biolixiviacin...

5. RESULTADOS.

6. DISCUSIONES.

7. CONCLUSIONES

8. RECOMENDACIONES...

9. BIBLIOGRAFA

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INDICE DE TABLAS

Tabla 1: Composicin de medios de cultivo base empleados en experimentos de

biolixiviacin..

Tabla 2: :Patentes de algunos procesos biohidrometalrgicos en Yacimientos.

Tabla 3: Composicin qumica del Medio 9K.

Tabla 4 : Experimento Multifactorial de Biolixiviacin de Aluminio y Hierro presente enbauxita, donde Tx corresponde al tratamiento.

Tabla 5 : Experimento Multifactorial de lixiviacin de Aluminio y Hierro presente en

bauxita, usando cidos orgnicos e inorgnicos para pH inicial de 2,2, donde Tx

corresponde al tratamiento.

Tabla 6 : Composicin qumica y mineralgica de la bauxita Los Pijiguaos de tamao de

partcula 250 m...

Tabla 7 : Composicin de la bauxita Los Pijiguaos correspondiente, calculada en iones

Tabla 8: Caractersticas fenotpicas relevantes de los microorganismos aislados

empleados en los ensayos de biolixiviacin.

Tabla 9: Porcentajes mximos de extraccin de aluminio y hierro para los distintos

tratamientos de lixiviacin qumica usando cidos comerciales...

Tabla 10: Datos experimentales de los tratamientos de Biolixiviacin de Aluminio y Hierro

en cultivos con agitacin de la Cepa Tipo N, variando la densidad de pulpa para

concentracin inicial de glucosa 40 g/L

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Tabla 11: Datos experimentales de los tratamientos de Biolixiviacin de Aluminio y Hierroen cultivos con agitacin de la Cepa Tipo N, variando la densidad de pulpa para

concentracin inicial de glucosa 60 g/L

Tabla 12: Porcentajes mximos de recuperacin de aluminio y hierro para los distintos

tratamientos de biolixiviacin usando la Cepa N.

Tabla 13 : Resumen de datos y parmetros cinticos de los distintos tratamientos de

biolixiviacin de aluminio y hierro presentes en bauxita gibbstica en agitacin, usando la

Cepa N para un Xo = 5,28 gps/L

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INDICE DE FIGURAS

Figura 1: Esquema general del proceso de biolixiviacin ..

Figura 2 :Representacin esquemtica de un percolador Air-Lift

Figura 3: Diagrama de flujo del proceso de Lixiviacin en Vertederos e In Situ...

Figura 4: Curva de Calibracin de Absorbancia (Abs.) a 510 nm contra concentracin de hierro(Fe3+) (mg/L), determinado espectrofotomtricamente con tiocianato

Figura 5: Extraccin de Hierro (Fe3+) a partir de Bauxita Gibbstica de tamao de partcula 250

m en ensayos preliminares de Biolixiviacin en presencia de las distintas cepas tipo

seleccionadas durante el Ciclo Terciario de Adaptacin, para condiciones de cultivo esttico y

con agitacin, donde Ct : Control sin inocular.

Figura 6: Curva de Calibracin de Absorbancia (Abs.) a 510 nm contra concentracin de glucosa(mg/ml), determinado espectrofotomtricamente usando el sistema acoplado de reaccin

enzimtica Glucosa Oxidasa Peroxidasa (GOD-POD)..

Figura 7: Curva de Calibracin de Absorbancia (Abs.) a 510 nm contra concentracin de hierro

(Fe2+) (mg/L), determinado espectrofotomtricamente con 1,10-fenantrolina...

Figura 8: Curva de Calibracin de Absorbancia (Abs.) a 535 nm contra concentracin de

aluminio (Al3+) (mg/L), determinado espectrofotomtricamente con Eriocromocianina R...

Figura 9: Variacin del pH como una funcin del tipo de cido y la densidad de pulpa en los

Controles de Lixiviacin Qumica, para un pH inicial de 2,2.

Figura 10: Lixiviacin de Hierro en Bauxita Gibbstica como una funcin del tipo de cido y la

densidad de pulpa para un pH inicial de 2,2...

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Figura 11: Lixiviacin Qumica de Aluminio en Bauxita Gibbstica como una funcin del tipo de

cido y la densidad de pulpa para pH inicial de 2,2...Figura 12: Variacin del pH de los tratamientos de Biolixiviacin de la Cepa Tipo N, como una

funcin de la densidad de pulpa y la concentracin de glucosa, para pH inicial de 6,5..

Figura 13: Consumo de Glucosa en los tratamientos de Biolixiviacin de la Cepa Tipo N, como

una funcin de la densidad de pulpa y la concentracin inicial de glucosa...

Figura 14: Biolixiviacin de Aluminio en los tratamientos con la Cepa Tipo N, como una funcin

de la densidad de pulpa y la concentracin inicial de glucosa.

Figura 15: Biolixiviacin de Hierro en los tratamientos con la Cepa Tipo N, como una funcin de

la densidad de pulpa y la concentracin inicial de glucosa..

Figura 16: Relacin Productividad de Al3+ contra Tasa de Dilucin (1/da) para los diferentes

tratamientos de Biolixiviacin con agitacin de la Cepa Tipo N. El tamao de la circunferencia

est referido a la concentracin mxima de aluminio lixiviado

Figura 17: Relacin Productividad de Fe3+ contra Tasa de Dilucin (1/da) para los diferentes

tratamientos de Biolixiviacin con agitacin de la Cepa Tipo N. El tamao de la circunferencia

est referido a la concentracin mxima de aluminio lixiviado

Figura 18: Biolixiviacin de Aluminio respecto al consumo de glucosa y pH del medio para el

tratamiento de 60 g/L Glucosa y 15% DP con agitacin de la Cepa Tipo N..

Figura 19: Biolixiviacin de Hierro respecto al consumo de glucosa y pH del medio para el


Figura 20: Biolixiviacin de Aluminio respecto al consumo de glucosa y pH del medio para el


Figura 21: Biolixiviacin de Hierro respecto al consumo de glucosa y pH del medio para el


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I. INTRODUCCIN

1.1. Biominera y Biolixiviacin

En la actualidad es conocida la participacin significativa de mltiples

microorganismos en los procesos de extraccin de metales de inters

econmico a partir de yacimientos o concentrados minerales de bajo tenor, as

como sus potenciales aplicaciones (Lundgren, 1980; Bosecker, 1997) y

posibles caractersticas ambientalmente benignas (Modak, 1999), no obstante,

es hasta hace cerca de cincuenta aos que se conoce que son bacterias y

hongos los grandes responsables del enriquecimiento de metales en aguas de

yacimientos y minas (Bosecker, 1997). Tales caractersticas y ventajas estn

implcitas en una nueva era de la Minera conocida como Biominera (Moffa,

1994), que contempla la aplicacin de distintas tecnologas y procesos

hidrometalrgicos a travs del uso de microorganismos para la extraccin o

disolucin de metales de inters econmico a partir de minerales o slidos, con

la finalidad de recuperar los elementos deseados (Brierley,1978). El creciente

inters en dichas tecnologas se basa fundamentalmente en la escasa

contaminacin de aguas y tierras producto de la aplicacin tentativa de las

mismas, lo que le da el carcter de Tecnologa Limpia, junto a sus

comparativamente bajos, requerimientos de costos y energa (Krebs, 1997),

ante la necesidad de incrementar el aprovechamiento de la explotacin minera


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de los yacimientos, concentrados minerales de bajo tenor e incluso de diversos

tipos de desechos industriales o mineros, debido a que estos no pueden ser

econmicamente rentables empleando las operaciones mineras, ni los mtodos

de procesamiento convencionales (Vachon, 1994; Vassan, 2001). Los

procesos de solubilizacin y extraccin de elementos recuperables a partir de

minerales o slidos mediados por la accin de microorganismos (bacterias u

hongos) son conocidos como Biolixiviacin (Krebs, 1997, Bosecker, 1997) y

ocurren de manera natural siempre que se den las condiciones ambientales

favorables para el crecimiento de los microorganismos en los ecosistemas

subsuperficiales. Asimismo, si la recuperacin de los metales de valor puede

ser usada para el enriquecimiento del mineral por remocin de impurezas o

constituyentes indeseables, a travs de la accin directa o indirecta de

microorganismos se conoce como Biobeneficiacin (Bosecker, 1997, Modak,

2000, Vassan, 2001).

Alibhai (1993) sugiere aspectos fundamentales a definir para plantear la

aplicacin del proceso de biolixiviacin, como son: (i) conocer las relaciones

existentes entre la mineraloga y las caractersticas de lixiviacin; (ii) capacidad

de lixiviacin del mineral con cidos quelantes comercialmente disponibles

respecto a los producidos metablicamente por microorganismos; (iii)

caractersticas de lixiviacin en Erlenmeyers o fiolas y columnas usando cidos

sulfrico y ctrico como control; (iv) aislamiento de microorganismos con

caractersticas deseables para ser empleadas en procesos de biolixiviacin


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(ejm. Tolerancia a cidos, tolerancia a metales y alta produccin de cido); (v)

comparacin de la lixiviacin con cidos biolgicamente producidos respecto a

los cidos puros o sus mezclas disponibles comercialmente y (vi) comparacin

de la lixiviacin con cidos producidos in situ , por crecimiento de el organismo

en presencia del mineral (Ver Fig. 1).


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1.2. Microorganismos involucrados en procesos de Biolixiviacin

Una gran variedad de microorganismos son conocidos por participar en

procesos de biolixiviacin de metales a partir de mltiples yacimientos

minerales y desechos de mina, tales microorganismos se caracterizan

fundamentalmente por tolerar condiciones ambientales particularmente

extremas que involucran altas concentraciones de metales, anoxia, tensiones

mecnicas, acidez e incluso temperaturas elevadas, entre otras. Adicionalmente

los procesos de biolixiviacin determinan la existencia de complejas relaciones

interespecficas e incluso posibles sucesiones de microorganismos,

relacionadas con la composicin del mineral y distintas variables ambientales

(Lundgren, 1980; Torma, 1982).

En estos procesos la contribucin de la actividad microbiana en la

degradacin de minerales sulfurosos ha sido inequvocamente comprobada

(Lundgren, 1980) y es hacia ese tipo de minerales que se enfoc inicialmente la

investigacin en el campo de la biolixiviacin (Brierley, 1978, Torma, 1982,

Bosecker, 1997, Krebs, 1997), no obstante en los ltimos aos se ha

intensificado el estudio en torno a las potencialidades de recuperacin de

metales de inters a partir de yacimientos no sulfurosos.


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En el caso de xidos, carbonatos y silicatos esta limitado el uso de

tiobacilos en experiencias de biolixiviacin. Para tales casos, la investigacin se

lleva a cabo usando bacterias hetertrofas y hongos (Bosecker, 1997)

1.2.1. Microorganismos Quimiolitotrofos

La biolixiviacin de minerales sulfurosos depende predominantemente de

la actividad de bacterias quimiolitotrofas, las cuales usan un substrato inorgnico

como fuente de energa y dixido de carbono para crecer, dichas bacterias

pueden ser facultativas u obligadas (Torma, 1982, Bosecker, 1997).

La bacteria ms activa en los procesos de biolixiviacin pertenece al

gnero Thiobacillus, especficamente Thiobacillus ferrooxidans de la cual se

conocen varios aspectos bsicos y aplicados, relacionados a su fisiologa,

bioenergtica, crecimiento y cintica de biolixiviacin de diversos metales

(Silverman, 1959; Manning, 1975; LaCombe, 1990; Okereke, 1991; Pronk,

1992; Baldi, 1992; Nagpal, 1996; Modak, 1999). Muchos tiobacilos son

especies quimiolitotrofasy su energa deriva de la oxidacin de compuestos de

azufre reducidos o parcialmente reducidos, incluidos sulfuros, azufre elemental

y tiosulfato, obtenindose como producto final sulfato (Silverman, 1959).

Asimismo destacan otras especies como Thiobacillus thiooxidans,

Metallogenium spp., Gallionella spp., Leptospirillum ferrooxidans., Acidianus


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brierley, Sulfolobus spp. y Sulfobacilusestas dos ltimas termoflicas (Brierley,

1978).

1.2.2. Microorganismos Hetertrofos

Es bien conocida la participacin de microorganismos hetertrofos en la

degradacin de rocas y minerales (Torma, 1982), de esta manera mltiples

investigaciones han determinado que la solubilizacin y extraccin de metales

como oro, cobre, nquel, hierro, manganeso, aluminio, titanio, cromo y uranio,

puede ser mediada por la accin de bacterias hetertrofas y hongos (Bosecker,

1997), que requieren de suplementos orgnicos para crecer y suplir la energa

para contribuir con el proceso de biolixiviacin de metales, a travs de tres vas

fundamentalmente (i) las reacciones redox, (ii) la formacin de cidos orgnicos

e inorgnicos o (iii) la excrecin de agentes acomplejantes o quelantes (Krebs,

1997).

Destacando el hecho que los microoganismos hetertrofos no obtienen

beneficio del proceso de biolixiviacin (Bosecker, 1997), resaltan ciertas

especies de bacterias involucradas en el mismo como Paenibacillus polymyxa,

Bacillus spp., Pseudomonas fluorecens, Serratia marcencence, Agrobacterium

tumefaciens y los gneros de hongos Penicillium y Aspergillus como los ms

importantes (Groudev, 1987; Alibhai, 1993).


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Debido a que la lixiviacin microbiana de yacimientos no sulfurosos,

parece factible y puede ser empleada en la extraccin de metales en minerales

e incluso desechos de mina, usando organismos hetertrofos, se requiere por

tanto de una fuente de carbono, siendo fundamental enfocar las distintas

alternativas de la misma para propsitos tcnicos, de manera que sea atractiva

econmicamente la aplicacin de un proceso de biolixiviacin (Bosecker, 1997)

1.2.3. Microorganismos Indgenas

La bsqueda de microorganismos no descritos previamente y capaces de

lixiviar metales a partir de minerales o concentrados minerales lidera los

estudios en biotecnologa minera (Paul, 1988), sobre la base de encontrar

caractersticas deseables en organismos indgenas adaptados a las condiciones

fisicoqumicas y ambientales presentes en el yacimiento o concentrado mineral

lo cual puede ser ms recomendable para los estudios de biolixiviacin y

biobeneficacin (AlibHai, 1993, Vachon, 1994, Natarajan, 1997).


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1.3. Factores que afectan el Proceso de Biolixiviacin

La efectividad del proceso de biolixiviacin depende fundamentalmente de la

eficiencia del microorganismo, as como de la composicin qumica y

mineralgica del yacimiento a ser lixiviado (Bosecker, 1997). De esta manera

los mejores rendimientos de extraccin de metales, correspondern a las

condiciones ptimas de crecimiento del microorganismo y caractersticas

fisicoqumicas del mineral .

1.3.1. Nutrientes

Los microorganismos usados para la extraccin de metales a partir de

yacimientos sulfurosos son generalmente bacterias quimiolitoauttrofas y por lo

tanto solo son requeridos compuestos inorgnicos para su crecimiento, tales

como hierro y compuestos sulfurosos. En general los nutrientes minerales son

obtenidos del ambiente y del material a ser lixiviado, no obstante para obtener

un ptimo crecimiento, estos medios de cultivo deben ser suplementados con

Amonio y sales de fosfato, calcio, potasio, sodio y magnesio (Silverman, 1959,

Brierley, 1978), otros elementos traza son incorporados usualmente por

impurezas presentes en los constituyentes del medio.


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En el caso de microorganismos hetertrofos es necesaria la adicin de

una fuente de carbono generalmente glucosa o sacarosa, aunque son

sugeridas para una escala industrial tentativa fuentes de carbono complejas

como celulosa o melaza (Vachon, 1994), usndose adems como fuente de

nitrgeno compleja extracto de levadura (Bromfield, 1954) o sulfato de amonio,

as como las sales bsicas (Ver Tabla 1 ), no obstante las modificaciones en la

composicin de dichos medios son frecuentes a fin de adaptarlos a las

condiciones experimentales, caractersticas del microorganismo y mineral a

lixiviar.

Desde un punto de vista econmico es deseable identificar los

componentes esenciales necesarios para el crecimiento del microorganismo en

la solucin de lixiviacin a fin de formular un medio prctico de lixiviacin

(Lundgren, 1980) a ser usado a escalas mayores o de campo.

Por alteracin de los parmetros tales como el balance Nitrgeno/Fsforo

del medio y un ptimo pH, ciertas especies de hongos pueden ser usadas para

producir un amplio rango de cidos orgnicos, para propsitos de biolixiviacin,

asimismo la presencia o ausencia de ciertos iones metlicos como el

manganeso, pueden influenciar fuertemente la produccin de cido ctrico,

generando una alta tasa de flujo glicoltico, que provee los precursores para el

citrato, piruvato y oxalacetato (White, 1997).


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Tabla 1: Composicin de medios de cultivo base empleados en experimentos

de biolixiviacin (Natajaran, 1997).

Composicin del Medio de Cultivo (g/L) de agua destilada)Medio Composicin (g/L) pHShu(Smith y Pateman, 1977)

Czapek Dox(Raper y Fennell, 1965)

Medio 9K(Silverman y Lundgren, 1959)

Sabauroud(Bencke, 1958)

Medio para produccin deAcido Oxlico(Smith y Paleman, 1977)

Bromfield(Bromfield, 1954)

Medio Nutritivo(Raper y Fennel, 1965)

Glucosa KH2PO4 NH4NO3/(NH4)2SO4 MgSO47H2O 7,0(140.0) (1.5) (0.87) (0.25)

Sacarosa NaNO3 KH2PO4 KCl MgSO4 FeSO4 7,0(30.0) (5.5) (1.0) (0.5) (0.5) (0.01)

FeSO47H2O (NH4)2SO4 KCl KH2PO4 MgSO4 Ca(NO3)2 2,2(44.8) (3.0) (0.1) (0.5) (0.5) (0.01)

Glucosa Peptona Ext. Levadura NaCl 7,2(20.0) (1.5) (0.87) (0.25)

Sacarosa NaNO3 KH2PO4 MgSO4 FeSO4 ZnSO4 7,0-8,0 (100.0) (5.5) (1.0) (0.5) (0.025) (0.05)

Sacarosa KH2PO4 (NH4)2SO4 MgSO47H2O CaCO3 Ext. Levadura 7,0(100.0) (0.5) (1.0) (0.2) (5.0) (0.15)

Peptona Ext. Carne NaCl 7,0(10.0) (5.0) (5.0)

1.3.2. pH

El pH adecuado es una condicin necesaria para el crecimiento del

microorganismo y su variacin es decisiva para la solubilizacin de ciertos

metales presentes en el mineral, siendo determinante para el rendimiento del

proceso de biolixiviacin. La bacteria T. ferrooxidans tiene un rango ptimo de

crecimiento en condiciones altamente acdicas con valores de pH de 2,0 2,5


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favorable para la oxidacin de hierro ferroso y sulfuros (Bosecker, 1997). Para

valores de pH cercanos a 2,0 ocurre una considerable inhibicin de T.

ferrooxidans,, pero T. ferrooxidans puede ser adaptado para valores de pH

menores por adicin de cido (Touniven, 1973). Bacterias hetertrofas y

hongos pueden ser usadas con valores de pH alcalinos, lo cual constituye un

ventaja debido a que se favorece la formacin de complejos entre metales y

metabolitos, as como la precipitacin de metales en condiciones alcalinas

(Schinner, 1989).

1.3.3. Temperatura

Todos los procesos basados en la transformacin de minerales por

microorganismos estn confinados a un rango limitado de temperaturas. Para

bajas temperaturas un descenso en la extraccin de metales puede ocurrir

(Ahonen, 1989), pero su incremento puede resultar no solamente en el usual

aumento de la reactividad qumica, sino tambin, dentro de ciertos lmites en la

aceleracin del metabolismo microbiano. La lixiviacin ptima de metales en

yacimientos sulfurosos ha sido establecida entre 25 45 C, situndose el lmite

de la oxidacin biolgica en 55C (Lundgren, 1980). Para temperaturas

superiores (50 80C) pueden ser usadas bacterias termoflicas para

propsitos de lixiviacin (Bosecker, 1997).


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1.3.4. Flujo de O2y CO2

Un adecuado flujo de oxgeno es un requisito fundamental para el

crecimiento del microorganismo, controlando por tanto la extraccin microbiana

de metales (Brierley, 1978). En el laboratorio esto puede ser provisto por

aireacin o agitacin, pero en una escala industrial el suministro de oxgeno

causa dificultades (Bosecker, 1997).

Para el crecimiento de microorganismos quimiolitoauttrofos, la

solubilidad del CO2 es baja en condiciones cidas, por lo tanto puede ser un

factor limitante en el crecimiento, sin embargo en condiciones naturales la

ganga asociada al mineral es comnmente rica en carbonatos y conjuntamente

al crecimiento de hetertrofos pueden proveer el CO2 necesario (Brierley,

1978).

1.3.4. Tamao de Partcula y Mineral Substrato

La composicin mineralgica del material a lixiviar es de fundamental

importancia, para determinar las condiciones experimentales de lixiviacin y el

microorganismo a emplear. La tasa de lixiviacin depende de la superficie total

del substrato, de esta manera grandes rendimientos y tasas de extraccin de

metales en minerales ocurren cuando el rea especfica de superficie del mismo


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es incrementada por reduccin del tamao de partcula, lo cual involucra un alto

costo energtico. La reduccin del tamao incrementa la disponibilidad del

substrato, y en la prctica el grado de lixiviacin es proporcional al rea de

superficie de las partculas (Torma, 1982). La concentracin del substrato slido

es expresada como la densidad de pulpa o relacin slido:lquido. Las tasas de

extraccin pueden descender cuando la relacin slido:lquido es elevada

debido a la interferencia de los slidos con la transferencia de masa de

nutrientes, especialmente oxgeno y dixido de carbono al organismo (Torma,

1982).

1.3.6. Tolerancia a Metales

El proceso de biolixiviacin de minerales esta acompaado por el

incremento en la concentracin de metales en el medio o lixiviado. En general

estos organismos capaces de lixiviar tienen una elevada tolerancia a metales

pesados, en especial T. ferrooxidans, tolera concentraciones de 0,37 M Al, 0,15

M Zn, 0,17 M Co, 0,17 M Ni, 0,18 M Mg y 0,16 M Cu (Brierley, 1978). Asimismo

diferentes cepas de una misma especie pueden tener distinta sensibilidad,

siendo posible adaptar determinadas cepas a elevadas concentraciones de

metales o a substratos especficos, mediante el incremento gradual de las

concentraciones de metales o substrato (Bosecker, 1997). La tolerancia a

metales implica procesos de movilizacin de metales que puede ser llevado a


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cabo por un amplio rango de microorganismos y el proceso incluye lixiviacin

autotrfica y heterotrfica, quelacin por metabolitos y siderforos y metilacin

la cual puede resultar en una volatilizacin y eventual contaminacin.

Similarmente pueden contribuir a la inmovilizacin por absorcin a

componentes celulares o exopolmeros, transporte o secuestro intracelular o

precipitacin como compuestos orgnicos e inorgnicos como oxalatos, sulfuros

o sulfatos (White, 1997).

Experimentalmente es sugerido someter a los microorganismos a un

proceso de adaptacin, mediante ensayos secuenciales con incrementos

progresivos en la concentracin de mineral o ciertos metales presentes en este

(Alibhai, 1993).

1.4. Mecanismos de Biolixiviacin

Los metales pueden ser disueltos a partir de minerales insolubles

directamente por el metabolismo de microorganismos o indirectamente por los

productos de su metabolismo (Lundgren, 1980). Las transformaciones de

metales pueden ser divididas en dos grandes categoras. La Primera envuelve

la oxidacin o reduccin de formas inorgnicas, lo cual puede servir como

fuente de energa para el crecimiento microbiano, sin embargo la reduccin


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envuelve al metal como aceptor de electrones, proveyendo adems otra fuente

de energa que est disponible en el ambiente. La segunda categora resulta en

la conversin de metales a formas orgnicas, o el proceso inverso, estas

reacciones son de importancia en la naturaleza para un gran nmero de reas,

que incluyen: (1) formacin de suelo, (2) extraccin de metales, (3) acidificacin

de aguas residuales de minas, (4) contaminacin de fuentes de agua y (5)

produccin de yacimientos metlicos durante el tiempo geolgico (Paul, 1988).

1.4.1. Mecanismo Directo

Algunos microorganismos son capaces del ataque directo oxidativo sobre

minerales sulfurosos (Lundgren, 1980), mediante el establecimiento de un

ntimo contacto fsico entre la bacteria y la superficie del mineral, teniendo la va

de oxidacin a sulfato mltiples etapas catalizadas enzimticamente (Bosecker,

1997), no obstante los mecanismos de ataque e iniciacin de la solubilizacin

no son completamente entendidos. Obviamente la bacteria no ataca toda la

superficie del mineral, sino prefiere sitios especficos de imperfeccin en el

cristal, y la solubilizacin es debida a interacciones electroqumicas (Bennet,

1978, Lundgren, 1978). De esta manera el mecanismo de accin directa puede

ser generalizado con la siguiente expresin:


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MicroorganismoMeS + 2O2 MeSO4

Donde Me: es el metal y S: azufre

Asimismo distintas publicaciones resaltan el posible efecto de la

interaccin entre la hifa fangal y la superficie del mineral, particularmente en

cuanto a disolucin de cuarcitas (Feldmann, 1997) y aluminosilicatos (Torma,

1982) y su impacto en los procesos de biolixiviacin y bioremediacin.

1.4.2. Mecanismo Indirecto

En este mecanismo el microorganismo no esta directamente envuelto en

el proceso de biolixiviacin (Vassan, 2001), debido a que no establece un

contacto fsico con la superficie del mineral, sin embargo genera un lixiviante

que moviliza los metales presentes en el mineral (Krebs, 1997).

En minerales sulfurosos Silverman y Ehrlich (1959) han discutido acerca

del rol del sulfato frrico y el oxgeno en la oxidacin de metales sulfurosos, ya

que el primero resalta como el principal agente involucrado en el ataque

indirecto de dichos minerales. Las reacciones generales que envuelven la

accin del hierro frrico son:

Microorganismo(aerbica) MeS + 2Fe3++ H2+ 2O2 Me

2++ 2Fe2++ SO4=+2H+


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Microorganismo

(anaerbica) Fe2(SO4)3+ FeS2 3FeSO4+ 2S

En la presencia de bacterias ferrooxidantes, el hierro ferroso producido

en estas reacciones puede ser oxidado a hierro frrico, establecindose por lo

tanto un proceso cclico. Dicho ataque oxidativo tiene dos etapas: (i) la

interaccin qumica del hierro frrico con el mineral sulfuroso y (ii) la

regeneracin de hierro frrico por la bacteria (Lundgren, 1980).

La biohidrometalurgia de los minerales no sulfurosos ha recibido

relativamente escasa atencin, comparativamente respecto a la biolixiviacin en

minerales sulfurosos por Tiobacilos, que dominan la literatura. Sin embargo,

existen mltiples ejemplos de sistemas mineral microorganismo en los cuales

la degradacin selectiva de los componentes del mineral, se llevan a cabo a

travs de la accin de productos metablicos (Vassan, 2001).

De esta manera existen hongos que pueden soportar amplios rangos de

pH y producir cidos orgnicos y quelantes capaces de solubilizar y acomplejar

cationes metlicos. Burgstaller y Schinner (1993) citan varias especies que

producen grandes cantidades, que incluyen Yarrowia lipolytica (a. ctrico),

Mucor spp. (a. fumrico y glucnico), Rhizopus spp. (a. lctico, fumrico y

glucnico),Aspergillus niger (a. ctrico, oxlico y glucnico), Aspergillus spp. (a.

ctrico, mlico, tartrico, -cetoglutarato, itacnico, acontico), Penicillium spp.


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(a. ctrico, mlico, tartrico, -cetoglutarato, glucnico) y Schizophylum

commune (a. mlico)

1.5. Mtodos de Biolixiviacin

El objetivo de las investigaciones a pequea escala es determinar la

extensin y tasa de la alteracin de los minerales en los yacimientos, finalmente

las investigaciones de laboratorio estn dirigidas a determinar las condiciones

de lixiviacin ptimas y la subsecuente simulacin de los mtodos para su

potencial aplicacin comercial.

Los mejores resultados para extraccin de metales pueden ser

obtenidos con tcnicas que provean altas transferencias de oxgeno y nutrientes

en las soluciones de lixiviacin.

1.5.1. Aplicaciones Experimentales

La biolixiviacin de minerales es una tecnologa simple y efectiva, cuya

efectividad y economa depende de la actividad del microorganismo y la

composicin qumica y mineralgica del mineral, por tanto los procesos

probados en un tipo de mineral no pueden ser transferidos directamente a otros,


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siendo su aplicacin tcnica posible cuando las condiciones de lixiviacin han

sido optimizadas para este (Bosecker, 1997).

1.5.1.1. Percoladores Air Lift

Constituyen los primeros y ms usados aparatos en experimentos de

biolixiviacin. En general, consisten en un tubo de vidrio con un plato separador

ubicado en su zona media, donde es depositado el mineral, el cual esta irrigado

permanentemente mediante recirculacin con el medio de cultivo inoculado con

el microorganismo y con bombeo continuo de aire o dixido de carbono

estriles. Para monitorear el curso del proceso de biolixiviacin se toman

muestras lquidas a ciertos intervalos de tiempo, para determinar los valores de

pH, as como realizar anlisis microbiolgicos y qumicos de los metales

presentes en el lixiviado (Ver Fig. 2).

Aunque determina una mejor transferencia de los nutrientes disueltos

para el microorganismo y facilita la remocin de productos solubilizados y

desechos txicos, este mtodo podra no suplir los altos niveles de oxgeno

requeridos (Lundgren, 1980). Este mtodo ha sido modificado para tratar sus

efluentes con la finalidad de remover productos metablicos y regenerar una

solucin de lixiviacin deseable, as como el microorganismo suspendido en

esta, obtenindose as mayores rendimientos.


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1.5.1.2. Lixiviacin en Columna

La lixiviacin en columna difiere del percolador en su tamao

nicamente, de acuerdo a esto las columnas pueden ser hechas de vidrio,

plstico, concreto o metal y sus rangos de capacidades de varios kilogramos a

pocas toneladas (Bosecker, 1997). En los sistemas en columna se colocan

diversos sensores de medicin de pH, humedad, temperatura, oxgeno, dixido


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de carbono y otros parmetros de inters a lo largo de la misma. La lixiviacin

en columna con o sin circulacin es usada en laboratorios para simular y

optimizar el procedimiento comercial para lixiviacin tipo dump o heap.

1.5.1.3. Lixiviacin Sumergida

Debido a que los niveles de transferencia de oxgeno en los percoladores

y columnas resultan inadecuados y los tiempos de permanencia del mineral

muy prolongados, el proceso de biolixiviacin no es muy eficiente, por tanto el

percolador ha sido progresivamente desplazado por la lixiviacin sumergida

usando material finamente cernido (tamao de partcula < 100 m) el cual es

suspendido en el medio de lixiviacin (Bosecker, 1997).

Distintos mtodos han sido aplicados para favorecer las condiciones de

aireacin de la solucin lixiviante, tales como bombas difusoras de aire,

agitadores magnticos, rotores y agitadores reciprocicantes. En este mtodo el

medio de biolixiviacin es continuamente removido y la transferencia de

oxgeno es por tanto acelerada. Se lleva a cabo en fiolas o Erlenmeyers y

bioreactores ms sofisticados (Bosecker, 1997), que proveen rpidamente

informacin acerca de un gran nmero de parmetros que afectan la actividad

del microorganismo y el proceso de biolixiviacin, permitiendo una evaluacin


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preliminar del proceso con ciertos minerales y su posterior uso en procesos de

escalamiento.

1.5.2. Aplicaciones Comerciales e Industriales

Durante los ltimos treinta aos la biolixiviacin de minerales ha abierto

nuevas oportunidades para la metalurgia y biohidrometalurgia extractiva, siendo

empleada en la actualidad principalmente en las industrias del cobre, uranio y

oro, en especial para el tratamiento de yacimientos de bajo tenor (Torma, 1982)

o yacimientos refractarios (Natarajan, 1998). Muchos procesos de biolixiviacin

han sido patentados recientemente, estando la mayora enfocadas hacia la

recuperacin de metales preciosos como plata y oro, usando microorganismos

quimiolitoauttrofos tales como Thiobacillus, para la movilizacin de metales

(Krebs, 1997).

La simple va para conducir la lixiviacin microbiana es apilar el material

o mineral en montculos cercanos a una fuente de agua para suministrar la

solucin lixiviante a travs del montculo y colectar los fluidos de percolacin o

lixiviados.

Los mtodos principales aplicados para minerales sulfurosos de bajo

tenor son clasificados como procesos de Lixiviacin en Montculos (heap


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leaching), Lixiviacin en Vertederos (dump leaching), Lixiviacin in situ

(Lundgren, 1980) y Lixiviacin en Tanques (Bosecker, 1997).

1.5.2.1. Lixiviacin en Vertederos

Constituye el mtodo ms antiguo y la magnitud de los vertederos y

depsitos de mineral oscila en el rango de varios cientos de toneladas

(Bosecker, 1997), es generalmente empleado para yacimientos sulfurosos. En

este mtodo, grandes cantidades de mineral de bajo tenor, desechos de mina o

rocas son depositados sobre una superficie impermeable que puede constar de

una capa arcillosa o asfltica, para impedir la prdida de los lixiviados por

drenaje (Torma, 1982), la cual se encuentra usualmente ubicada en valles,

donde las soluciones lixiviantes son introducidas de forma natural o fomentada

por riego o inyeccin a travs de pipas verticales, posteriormente los fluidos

percolados son colectados en una cmara para la posterior concentracin de

los metales de valor econmico


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Tabla 2: :Patentes de algunos procesos biohidrometalrgicos en

yacimientos (Tomado de Krebs, 1997).

Tipo de YacimientoMetalRecuperado Microorganismos

Yacimiento de Hierro

Yacimiento de Oro

Yacimiento de Carbnconteniendo Oro

Yacimiento de Sulfuro con Oro

Yacimiento de Plata ManganferaSulfuros

Sulfuros

Fe

Au

Au

Au, Ag, Cu

Ag

Au, Ag, Cu

Au, Ag, Pt

Pseudomonas sp.

Chromobacterium violoceum,Chlorella vulgaris

Thiobacillus sp., cepas de hongosy bacterias hetertrofas

Thiobacillus ferroxidans

Bacillus sp., Bacillus polymyxa

Thiobacillus sp., Letospirillimferrooxidans

Bacterias Sulfato e Hidrgeno

reductoras

1.5.2.2. Lixiviacin en Montculos

Este mtodo difiere del anterior fundamentalmente en su magnitud y la

composicin del material a ser lixiviado, predominando los xidos de ciertos

metales (Torma, 1980). El proceso es usado en yacimientos minerales donde el

material es de granulometra fina pero no puede ser separado por flotacin

(Bosecker, 1997). Puede ser usado para la extraccin de metales valiosos

presentes en las paredes y pilares de las galeras en las minas subterrneas,


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donde las soluciones de lixiviacin entran en contacto con el yacimiento

explotado por percolacin, alternacin de ciclos de saturacin-desecacin,

rociamiento e inyeccin de la solucin de lixiviacin, la cual es recuperada

posteriormente en sumideros (Lundgren, 1980).


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1.5.2.3. Lixiviacin en Tanques

Los mejores rendimientos en ensayos de biolixiviacin sumergida

determinan su aplicacin favorable, debido a el cambio de escala desde

Erlenmeyers a bioreactores ha sido probado y es real, mostrando ser ms

efectivo, aunque resulta ms complejo en cuanto a construccin y operacin

(Bosecker, 1997).

El material a ser lixiviado es colocado en un gran tanque equipado con

una base falsa. La solucin de lixiviacin es colocada por la parte superior del

tanque y acumulada para percolar a travs del material. Los tanques son

usados en un sistema contracorriente, en el cual los nuevos slidos son

colocados en contacto con la solucin de lixiviacin parcialmente reaccionada y

la solucin fresca es agregada a el mineral parcialmente lixiviado (Torma,

1982).

1.6. Biolixiviacin de Aluminio y Hierro en Bauxita

La Bauxita es el mineral que constituye la fuente de aluminio de mayor

importancia en el mundo, siendo adicionalmente usada para la manufactura de

refractarios y cermicas, como aditivo en cemento, absorbentes, metales,

goma, cosmticos, pinturas y vidrio, entre otros. Las bauxitas son


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esencialmente hidrxidos de aluminio que se formaron por la descomposicin e

hidrlisis de aluminosilicatos; como mineral posee un gran nmero de

impurezas como hierro, silicio, titanio, calcio y pequeas cantidades de fsforo,

zinc, magnesio, carbonatos y silicatos, dichas impurezas no solo determinan

problemas de calidad, sino que incrementan los costos de produccin,

causando problemas ambientales de contaminacin, no obstante dos grandes

problemas dificultan la purificacin de la bauxita: la amplia y fcil disponibilidad,

y bajo precio de las bauxitas de tenor elevado o medio, y la fina dispersin de

los xidos de hierro, caoln, calcio y minerales de titanio en los agregados

cristalinos de los yacimientos de bauxita marginal o submarginal.

Dependiendo de la bauxita y el grado de calidad requerido, se emplean

diversos mtodos para su beneficiacin, como seleccin y lavado, separacin

magntica, secado y calcinado, e incluso separacin manual, otros mtodos

incluyen lixiviacin en Lecho Fluidizado, beneficiacin asistida con hidrgeno y

biolixiviacin, sin embargo luego de dcadas de investigacin, no existe una

tecnologa econmica de tratamiento de la bauxita, que pueda ser satisfactoria

para la eliminacin de impurezas (TIFAC, 2002).

Venezuela posee grandes reservas de bauxita, muchas de las cuales

permanecen sin explotar, en el orden de 500 millones de toneladas mtricas

con un contenido mnimo de 48% de almina (Al2O3) como reservas probables

(Quintero, 1990), estando en el Yacimiento Los Pijiguaos, Estado Bolvar, el


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principal desarrollo minero para explotacin de bauxita del pas, llevado a cabo

por C.V.G. Bauxilum C.A., la cual constituye el eslabn inicial en la estructura

del Sector Aluminio del Estado Venezolano, el cual se perfila para el presente

ao como el octavo productor de aluminio del mundo (C.V.G., 2002 en prensa).

La bauxita Los Pijiguaos es gibbstica y tiene un componente pisoltico,

textura celular y espongiforme, tpicamente cuarzosa, lo cual deriva de un

proceso incongruente de disolucin que se dio a principio del Perodo Terciario,

que determin su configuracin en forma de una costra latertica de aspecto

ferruginoso. Su composicin qumica esta constituida por xidos de aluminio,

slice, calcio, hierro y titanio (Menndez, 1985).

La recuperacin del aluminio presente en bauxita, est limitada en

general desde el punto de vista operativo en la explotacin del Yacimiento Los

Pijiguaos, para el procesamiento de mineral con niveles de almina (Al2O3)

superiores al 45% (w/w), lo que determina un desaprovechamiento potencial

importante de las reservas de mineral. Debido a que la utilizacin del tradicional

Proceso Bayer est limitado a bauxitas de elevado tenor que contengan entre

50 60% de almina y menos de 5% de slice reactiva, por lo que es

generalmente aceptada la necesidad de encontrar otras posibles fuentes de

aluminio o procesos de extraccin (Vachon, 1994). Esto favorece la utilizacin y

bsqueda de mtodos alternativos que permitan optimizar el aprovechamiento

de la bauxita con tenores inferiores a los mencionados anteriormente, la cual


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predomina en el Yacimiento Los Pijiguaos. Recientemente se ha acrecentado

el inters dirigido a la extraccin de aluminio a partir de bauxita enfocado

principalmente hacia su enriquecimiento mediante el lavado y remocin de los

diversos componentes e impurezas de la misma a travs de procesos

mecnicos, fsicos y qumicos que favorezcan su mejor aprovechamiento, tales

como flotacin, separacin gravimtrica, reduccin del tamao (roasting) y

separacin magntica. Sin embargo, dichos mtodos determinan limitaciones

prcticas, elevados costos y consumos de energa, siendo adems menos

flexibles y ambientalmente dainos (Vasan, 2001).

De esta manera los yacimientos de bauxita deben ser beneficiados para

remover del mineral constituyentes indeseables que permitan su uso para

diversos propsitos, representando el calcio y el hierro en la bauxita, las

mayores impurezas que afectan sus aplicaciones comerciales como abrasivos y

refractarios (Modak, 1999). La necesidad de sustituir mtodos pirometalrgicos

para procesar minerales o concentrados minerales de bajo tenor, determinan el

desarrollo de mtodos alternativos de explotacin (Alibhai, 1993), por lo tanto,

una solucin biotecnolgica al problema promete ser econmica, eficiente y

ambientalmente benigna (Schinner, 1989; Natarajan, 1997).

Diversos estudios muestran que es posible extraer metales de elevado

valor econmico como oro, titanio, aluminio, nquel, cromo, cobre, manganeso y

uranio, dependiendo de la mineralizacin, usando bacterias hetertrofas y


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hongos sobre yacimientos no sulfurosos como silicatos (Bosecker, 1997), as

como a partir de ciertos desechos industriales o de actividades mineras.

Destacando la biolixiviacin de nquel y hierro de lateritas niquelferas (Alibhai,

1993); aluminio a partir de alumino-silicatos (Groudev, 1982); hierro a partir de

caoln (Mesquita, 1996); manganeso en pirolusita (Toro, 1993); aluminio a partir

de lodos rojos (Vachon, 1994); aluminio, hierro, cromo, cobre, cadmio, nquel y

zinc a partir de desechos industriales (Krebs, 1997); y especficamente en el

caso de bauxita biolixiviacin de aluminio y hierro (Ogurstova, 1990; Natarajan,

1997; Rashid, 2001), slice (Ogurstova, 1990) y calcio (Natarajan, 1997; Modak,

1999; Vasan, 2001).

Resaltando el papel de las silicato-bacterias hetertrofas, capaces de

solubilizar slice presente en silicatos y rocas, algunas pertenecientes a las

especies Bacillus circulansy Bacillus mucilaginosus, capaces de elevar el tenor

de la bauxita por remocin de slice, generando un residuo caracterizado por

una elevada relacin Al2O3 : SiO2 favorable para tratamientos convencionales

(Proceso Bayer) de recuperacin de aluminio (Bosecker, 1997). Asimismo, la

disolucin de silicio en bauxita depende de la especie del microorganismo y la

bauxita usada, debido a que el mecanismo de accin de estos es selectivo, as

por ejemplo B. circulans y B. mucilaginosus, producen exopolisacridos activos

en la desilificacin de bauxitas cuarzo-caolinita-gibbstica y bohemita-caolinita-

clorita, sin embargo para bauxita caolinita-hematita-bohemita no presentan

actividad, de esta manera los microorganismos son capaces de extraer slice,


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aluminio y hierro en solucin con varios niveles de actividad y selectividad,

dependiente directamente del tipo de bauxita y los metabolitos excretados en el

medio (Ogurtsova, 1990).

Estudios recientes muestran que Paenibacillus polymyxa, Aspergillus

spp., Penicillium spp., Pseudomonas spp. y Cladosporium spp. pueden ser

usados en la remocin selectiva de calcio y hierro en bauxita, resultando en su

biobeneficacin (Anand, 1996; Natarajan, 1997; Modak, 1999; Vasan, 2001;

Rashid, 2001), optimizado por un proceso de recirculacin denominado

cascada de lixiviacin, seguido de un proceso de escalamiento a nivel de

bioreactores diseados para flexibilizar las operaciones y favorecer su

adaptabilidad a la industria minera (Modak, 1999).

Anand et al. (1996) reporta que en experiencias de biobeneficacin de

bauxita, usando Bacillus polymyxa pueden ser removidos el calcio y hierro

selectivamente para aplicaciones abrasivas y refractarias respectivamente,

asimismo, mediante la distribucin en fases de la cascada de lixiviacin por

mecanismos indirectos, es posible favorecer la disolucin de calcio y limitar la

de hierro, por cuanto la lixiviacin de este no es ptima en valores de pH no

acdicos, lo que se considera un aspecto crucial para la comercializacin de la

biobeneficacin de bauxita en el futuro (Vasan, 2001). Por lo tanto, para

entender los mecanismos de lixiviacin de los distintos elementos presentes en

la bauxita, es necesario tomar en cuenta no solamente la composicin qumica


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y mineralgica de la bauxita, sino tambin el carcter de los metabolitos activos

en la extraccin de dichos elementos (Ogurstova, 1990). Asimismo, resalta el

empleo de microorganismos indgenas, presentes en las muestras de mineral

colectadas en los yacimientos fundamentalmente bacterias hetertrofas y

hongos, para comprender la influencia de los mismos en la formacin natural,

conversin y sedimentacin de varias formas minerales (Natarajan, 1997),

como estrategia de aplicacin en procesos de biolixiviacin y biobeneficacin.

En este trabajo se emplearon varias cepas hetertrofas indgenas

aisladas de muestras del yacimiento de bauxita Los Pijiguaos, sometidas

previamente a un proceso de seleccin y adaptacin, en experiencias de

biolixiviacin sumergida de aluminio y hierro, variando condiciones y parmetros

durante el cultivo de las cepas indgenas, se determinaron los niveles de

remocin de aluminio como estrategia fundamental para evaluar las

potencialidades del proceso de biolixiviacin como mtodo alternativo para

extraccin de aluminio, as como, la disolucin de hierro como estrategia de

remocin de impurezas, mediante la biobeneficacin de la bauxita Los

Pijiguaos, que permita postular un proceso de tipo preparativo previo, para su

posterior utilizacin en el tratamiento convencional de obtencin de almina

(Proceso Bayer).

Dichas estrategias estn enmarcadas directamente en la bsqueda de

mtodos alternativos no convencionales, econmicamente rentables y


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ambientalmente benignos que permitan optimizar el aprovechamiento de las

reservas del yacimiento de bauxita Los Pijiguaos con contenido de almina

inferiores a 46 50 % de almina (Al2O3). De igual manera, se espera estimular

el estudio del proceso de biolixiviacin empleando microorganismos nativos,

debido a las amplias potencialidades que representa su aplicacin en la

extraccin de metales de inters econmico, como mtodo no convencional y

alternativo de explotacin minera, sobre la base de las diversas y amplias

riquezas minerales que posee Venezuela.


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2. HIPTESIS

En el yacimiento de bauxita Los Pijiguaos, deben existir

microorganismos capaces de solubilizar el aluminio y hierro presente en la

bauxita gibbstica a travs de la produccin cidos orgnicos e inorgnicos y

compuestos quelantes. Dichos microorganismos una vez aislados deberan

presentar capacidad de biolixiviacin en condiciones de laboratorio lo cual se

ver reflejado en los niveles de solubilizacin de aluminio y hierro.


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3. OBJETIVOS

1. Aislar los microorganismos indgenas presentes en las muestras de

mineral colectadas

2. Realizar ensayos preliminares en cultivos puros de las cepas aisladas para

determinar su potencial de biolixiviacin en medios selectivos y

complementados con bauxita gibbstica

3. Determinar los niveles de biolixiviacin de aluminio y hierro presentes en la

bauxita gibbstica para las cepas seleccionadas


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4. MATERIALES Y MTODOS

4.1. Aislamiento y Caracterizacin de Microorganismos Indgenas

En el Yacimiento de Bauxita Los Pijiguaos, se colectaron muestras de

en las reas de explotacin, lodos de las lagunas de drenaje de mina y suelo de

la zona, con la finalidad de aislar y caracterizar en condiciones de laboratorio a

los organismos presentes y seleccionar un grupo de microorganismos para

emplearlos en los ensayos de adaptacin y biolixiviacin.

4.1.1. Muestras de Bauxita, Suelo y Lodos Rojos de las Lagunas de

Drenaje de Mina

4.1.1.1. Localizacin del rea de Muestreo

El Yacimiento de Bauxita Los Pijiguaos, est localizado en el extremo

norte de la serrana del mismo nombre, hacia el noroeste del Municipio Cedeo

del Estado Bolvar, entre las coordenadas: Longitudes 66 40 30 W y 66 46

55 W y Latitudes 6 26 30 y 6 32 30 N.


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4.1.1.2. Recoleccin y Almacenamiento de Muestras

Se recolectaron 36 muestras de manera aleatoria en las reas

explotadas por C.V.G. BAUXILUM Operadora de Bauxita C.A. en el Yacimiento

Los Pijiguaos, provenientes de tres fuentes: veinticuatro (24) muestras de

mineral de labores de perforacin, cuatro (04) muestras de suelo adyacente a

las reas de explotacin de aproximadamente 25 g y ocho (08) muestras de

lodos rojos de lagunas de drenaje de la mina de 10 ml, almacenndose en

condiciones refrigeradas a 5C, en bolsas plsticas de cierre hermtico y

envases plsticos de tapa de rosca respectivamente, para su posterior

seleccin en el laboratorio.

Se seleccion adicionalmente una muestra de 20 Kg de bauxita Los

Pijiguaos, pulverizada y secada a peso constante para su uso en los ensayos

de biolixiviacin. Dicha muestra fue seleccionada usando una criba y se

seleccion la fraccin de tamao de partcula 250 m, la cual fue analizada en

sus componentes qumicos y mineralgicos en C.V.G. BAUXILUM Operadora

de Bauxita C.A. (ver Tabla 6).


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4.1.2. Medio de Cultivo de Enriquecimiento

Se emple el Medio 9K lquido (Silverman, 1959) modificado,

agregndose Sacarosa 3,0 g/L como fuente de carbono.

4.1.2.1. Composicin y Preparacin

El Medio 9K (M9K) modificado, est compuesto por dos partes que

deben ser preparadas y esterilizadas por separado: la Parte Aconstituida por

las Sales 9K (S9K) y Sacarosa 3,0 g/L, se disuelve hasta 700 ml con agua

destilada y una Parte B constituida por Sulfato de Hierro Heptahidratado se

disuelve hasta un volumen de 300 ml con agua destilada, ambas partes se

acidifican hasta pH 3.0 con H2SO420% (v/v), se esterilizan a 121 C durante 25

minutos y se mezclan estrilmente a temperatura ambiente.

Tabla 3: Composicin qumica del Medio 9K (Silverman, 1959).

Parte A: Sales 9K

Compuesto Frmula Concentracin (g/L)

Sulfato de Amonio (NH4)2SO4 3,000

Cloruro de Potasio KCl 0,100

Fosfato dipotsico K2HPO4 0,500

Sulfato de Magnesio

heptahidratado

MgSO47H2O 0,500

Cloruro de Calcio CaCl2 0,006


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Parte B: Solucin de Sulfato Ferroso Heptahidratado

Compuesto Frmula Concentracin (g/L)

Sulfato Ferroso

Heptahidratado

FeSO47H2O 44,22

4.1.2.2. Condiciones de Cultivo y Ciclos de Cultivo de

Enriquecimiento

Para la Etapa de Enriquecimiento se inocul por duplicado en

condiciones aspticas cada muestra en 25 ml contenido en fiolas de 125 ml de

Medio 9K (M9K) modificado estril con 1.0g de muestra de mineral, 1.0 g de

muestra de suelo y 5,0 ml de lodo rojo, usndose como control M9K modificado

sin inocular por duplicado. El cultivo se incub con agitacin constante de 120

rpm usando un agitador orbital, temperatura de 30 C durante 15 das.

Sucesivamente se realizaron cuatro ciclos adicionales de cultivo de

enriquecimiento en M9K modificado con las mismas condiciones, pero usando

como inculo una muestra de 0,5 ml del cultivo anterior para cada caso.


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4.1.3. Medio de Aislamiento de Cepas Quimiolitotrofas y

Hetertrofas Indgenas

4.1.3.1. Composicin y Preparacin

Se emple como base el M9K modificado, usando agar como agente

soldificante, compuesto por:

Parte A: Sales 9K + Sacarosa 3,0 g/L

Parte B: Solucin de Sulfato Ferroso 44,22 g/L

Parte C: Agar 20 g/L

Las Partes A y B se acidifican hasta pH 3.0 con H2SO420% (v/v) y se

disuelven hasta 350 ml y 300 ml respectivamente con agua destilada; la Parte

C se disuelve hasta 350 ml con agua destilada. Todos los componentes se

esterilizan por separado a 121 C durante 25 minutos y posteriormente se

mezclan estrilmente a 60 C aproximadamente con agitacin constante, para

su posterior vaciado aspticamente en placas de Petri.

4.1.3.2. Condiciones de Cultivo y Aislamiento de Cepas

En placas de M9K modificado slido (M9Kms), se inocul usando la

tcnica asptica de agotamiento, previo toque con asa del M9K modificado

lquido inoculado, correspondiente al ltimo Ciclo de Enriquecimiento para cada


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caso, incubndose durante siete das a 25 C en una Cmara Semihermtica

con atmsfera enriquecida en CO2.

Sucesivamente se realizaron cinco Ciclos de Aislamiento de Cepas,

mediante repiques y seleccin constante desde la placa anterior para su

aislamiento, purificacin y posterior caracterizacin preliminar, a fin de

emplearlas en los ensayos de adaptacin y biolixiviacin. En los dos ltimos

ciclos se sustituy la Sacarosa por Glucosa 5,0 g/L en el M9K ms.

Las cepas tipo obtenidas por este procedimiento fueron caracterizadas

preliminarmente y seleccionadas para los posteriores programas o ciclos de

adaptacin y pruebas de tolerancia a niveles variables de acidez, concentracin

de hierro frrico y bauxita, para la posterior seleccin comparativa de la cepa

tipo que mostrara los mejores niveles de biolixiviacin.

4.1.4. Seleccin de Cepas y Caracterizacin Preliminar

4.1.4.1. Caracterizacin Macromorfolgica

La caracterizacin de los microorganismos aislados se bas en

caracteres fenotpicos macromorfolgicos diferenciales de crecimiento en placa

y medio lquido, los cuales fueron evaluados durante los diversos ciclos de

cultivo de enriquecimiento y aislamiento, para ser usados como carcter de


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seleccin, con la finalidad de definir nicamente determinados tipos

morfolgicos, denominados cepas tipo, sin llegar a su identificacin taxonmica,

siendo empleados posteriormente en los ensayos de biolixiviacin de hierro y

aluminio.

4.1.5. Adaptacin de las Cepas Seleccionadas

La adaptacin de las cepas se realiz de manera programada, mediante

el cultivo de estas en presencia de dos niveles de acidez y concentracin de

hierro frrico (Fe3+), a fin de evaluar su tolerancia en dichas condiciones

selectivas, para la posterior realizacin de los ensayos preliminares de

biolixiviacin, que permitieron la seleccin de la cepa tipo definitiva.

4.1.5.1. Ciclo Primario de Adaptacin (C.P.A.)

Las cepas tipo seleccionadas se cultivaron inicialmente en presencia de

sulfato frrico 3,18 g/L (16 mM de Fe3+), para iniciar el proceso de adaptacin y

tolerancia a hierro frrico (Fe3+) y condiciones cidas.


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4.1.5.1.1. Medio y Condiciones de Cultivo

Para el C.P.A. se emple un medio compuesto como base por las sales

del Medio 9K (Sales 9K), constituido por:

Parte A: Sales 9K + Glucosa 20 g/L

Parte B: Sulfato Frrico, Fe2(SO4)3 3,18 g/L

Las Partes A y B se acidifican hasta pH 1,5 y 3,5 con H2SO420% (v/v) en

cada caso y se disuelven hasta 700 ml y 300 ml respectivamente con agua

destilada. Los componentes se esterilizan por separado a 121 C durante 25

minutos y se mezclan estrilmente a temperatura ambiente, vertindose

aspticamente 50 ml de medio por fiola.

Las cepas tipo seleccionadas con su duplicado se cultivaron inoculando

aspticamente con asa de platino desde una Placa de Petri con un cultivo puro

de la misma, en fiolas de 125 ml con 50 ml de medio, durante 15 das, a

temperatura de 30 C, agitacin constante de 120 rpm y pH inicial de 1,5 y 3,5

en cada caso, usndose como control medio sin inocular.


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4.1.5.2. Ciclo Secundario de Adaptacin (C.S.A.)

Las cepas tipo seleccionadas provenientes del C.P.A. se cultivaron en

presencia de una concentracin incrementada de sulfato frrico de 31,8 g/L

(160 Mm de Fe3+), para continuar el proceso de adaptacin y tolerancia a hierro

frrico (Fe3+) y condiciones cidas.


Para el C.S.A. se emple el medio compuesto como base por las sales

del Medio 9K (Sales 9K), constituido por:

Parte A: Sales 9K + Glucosa 20 g/L

Parte B: Sulfato Frrico, Fe2(SO4)3 31,8 g/L

La preparacin del medio y condiciones de cultivo para el C.S.A. fueron

similares a las del C.P.A., incluyendo como nica variante el incremento en la

concentracin del sulfato frrico e inoculando aspticamente con asa de platino

para cada cepa tipo desde la respetiva fiola del C.P.A.

4.1.5.3. Ciclo Terciario de Adaptacin

Las cepas tipo seleccionadas y sometidas a ensayos de tolerancia y

adaptacin a concentraciones de hierro frrico y acidez variables provenientes


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del C.S.A., fueron cultivadas en presencia de bauxita gibbstica de tamao de

partcula 250 m a densidades de pulpa variable para evaluar su crecimiento

y niveles de biolixiviacin de hierro en presencia del mineral como criterio de

seleccin final.


Para el C.T.A. se emple el medio compuesto como base por las sales

del Medio 9K (Sales 9K), complementado con bauxita gibbstica de tamao de

partcula 250 m.

Componentes:

Sales 9K

Glucosa 20 g/L

Extracto de Levadura 0,5 g/L

Bauxita 50, 100 200 g/L

Los componentes del medio se disuelven en agua destilada y

desmineralizada, para las tres densidades de pulpa en cada caso por duplicado,

se acidifica hasta pH 6,0 con H2SO420% (v/v) y se esteriliza a 121 C durante

25 minutos.

Las cepas tipo seleccionadas con su duplicado se cultivaron inoculando

aspticamente con asa de platino para cada cepa desde la respectiva fiola del


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C.S.A., en fiolas de 125 ml con 50 ml de medio, a temperatura de 30 C, pH

inicial de 6,0, agitacin constante de 120 rpm o esttico, durante 15 das o 40

das respectivamente, usndose como control medio sin inocular.

4.2. Seleccin de Cepas en Base a los Niveles de Biolixiviacin de

Hierro en Medio Complementado con Bauxita Gibbstica

Finalizado el correspondiente perodo de cultivo del Ciclo Terciario de

Adaptacin (C.T.A.) de las cepas tipo, se tomaron muestras de cada fiola con

su respectivo duplicado para cada tratamiento, a fin de determinar el pH final y

los niveles de hierro solubilizado, presente en el sobrenadante, usando estos

parmetros como criterio de seleccin de cepas para los ensayos de

biolixiviacin.

4.2.1. Tratamiento de la Muestra

Previa medicin del pH final para cada tratamiento, se tomaron muestras

del C.T.A., se decant el sobrenadante de cada fiola, se centrifug a 14.000 g

durante 15 minutos a 4 C, decantndose el sobrenadante y descartndose el

precipitado, almacenando las muestras de 5,0 ml a 20 C, para la posterior

determinacin del hierro solubilizado.


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4.2.2. Preparacin de la Curva de Calibracin para la Determinacin

Espectrofotomtrica de Hierro con Tiocianato

La Curva de Calibracin se prepar usando sulfato ferroso

heptahidratado, soluciones patrn para concentraciones finales de 20, 40, 60,

80, 100 y 120 mg/L de Hierro Ferroso (Fe2+), realizndose en cada caso por

triplicado y aadindose los componentes de la mezcla de reaccin con el

procedimiento y orden siguiente para el respectivo tubo: 500 l de HNO350%

(v/v), 50 l de solucin patrn de Fe2+, agitacin vigorosa en vortex, 500 l de

NaSCN 1,0 M, agitacin vigorosa en vortex y diluir con 2,0 ml de agua

destilada y desmineralizada agitando vigorosamente en vortex para su posterior

medicin de Absorbancia en Espectronic 20 a longitud de onda de 510 nm,

usando como blanco en lugar de muestra patrn y NaSCN 1.0 M agua destilada

y desmineralizada; los valores de Absorbancia obtenidos fueron graficados

contra los valores de concentracin de hierro a fin de definir la curva de

calibracin patrn. El error entre muestras fue de 10% aproximadamente.

4.2.3. Determinacin Espectrofotomtrica de la Concentracin de

Hierro Lixiviado con Tiocianato

Los niveles de hierro solubilizado presente en el sobrenadante para los

distintos tratamientos se determinaron Espectrofotomtricamente con


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Tiocianato usando un Espectronic 20 a una longitud de longitud de onda de 510

nm , comparando estos con una Curva Patrn de Calibracin de DO510 nmvs.

Concentracin de Hierro (mg/L), realizndose en cada caso por triplicado y

aadindose los componentes de la mezcla de reaccin con el procedimiento y

orden siguiente para el respectivo tubo y tratamiento: 500 l de HNO350% (v/v),

50 l de sobrenadante o sus diluciones seriadas 1:10, 1:100 1:1000 en caso

de haber saturacin, agitacin vigorosa en vortex, 500

l de NaSCN 1,0 M,

agitacin vigorosa en vortex y diluir con 2,0 ml de agua destilada y

desmineralizada agitando vigorosamente en vortex para su posterior medicin

de Absorbancia, usando como blanco en lugar de muestra de sobrenadante y

NaSCN 1,0 M agua destilada y desmineralizada.

4.2.4. Seleccin de las Cepas a emplear en los Ensayos de

Biolixiviacin

La seleccin definitiva de la cepa tipo a emplear en los ensayos de

biolixiviacin de aluminio y hierro, se bas en la comparacin de los niveles de

biolixiviacin de hierro como criterio principal y la acidez final, para las cepas

tipo seleccionadas y provenientes del C.T.A. en los distintos tratamientos en

condiciones estticas y de agitacin.


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4.3. Biolixiviacin de Aluminio y Hierro presentes en Bauxita

Gibbstica

La cepa tipo seleccionada para los ensayos de biolixiviacin de aluminio

y hierro, se obtuvo a partir de un cultivo puro en M9Kms aislado del Ciclo

Terciario de Adaptacin (C.T.A.), obtenindose un preinculo que

posteriormente se cultiv para generar el inculo a usar en los cultivos Batch

con agitacin constante, variando las condiciones de densidad de pulpa,

concentracin de glucosa y tiempo. Determinndose para cada caso y

tratamiento en intervalos de tiempo variables el pH del medio y las

concentraciones de glucosa residual, hierro y aluminio lixiviados presentes en el

sobrenadante.

4.3.1. Obtencin del inculo de la cepa tipo seleccionada

A partir de un cultivo puro en M9Kms de la cepa tipo seleccionada

aislado de la fiola correspondiente al C.T.A., se prepar un preinculo de esta

en un Medio Base (MB) compuesto por: Sales 9K, Extracto de Levadura 1,0 g/L,

Peptona 1,0 g/L, Glucosa 20 g/L. Los componentes del medio se disuelven en

agua destilada y desmineralizada, se acidifica hasta pH 6.0 con H 2SO4 20%

(v/v) y se esteriliza a 121 C durante 15 minutos. La cepa tipo seleccionada se

cultiv inoculando aspticamente con asa de platino desde la placa con el


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cultivo puro del C.T.A., en fiolas de 250 ml con 100 ml de medio MB, a

temperatura de 30 C, pH inicial de 6,0, agitacin constante de 120 rpm,

durante 2 das, usndose como control medio sin inocular.

Posteriormente se realiz un proceso de escalamiento a 1 L de medio

MB usando como inculo el preinculo, cultivndose en las mismas condiciones

citadas, durante dos das, procedindose a centrifugar estrilmente el medio de

cultivo inoculado a 12.000 g, durante 20 minutos a 4 C, descartndose el

sobrenadante y resuspendiendo estrilmente la biomasa precipitada, en Buffer

de Lavado estril Na2HPO4/NaH2PO4 100 mM pH 6,5 hasta 1,0 L, agitando

hasta homogeneizar el inculo, para agregar estrilmente 5,0 ml de inculo

fresco a ser usado en los ensayos de biolixiviacin de aluminio y hierro en sus

distintos tratamientos, asimismo se tom una alcuota de 100 a 150 ml para

determinaciones de peso fresco y seco del inculo.

4.3.2. Experimento Multifactorial

Se dise un experimento multifactorial con la finalidad de determinar los

niveles de biolixiviacin de aluminio y hierro presentes en bauxita, as como los

parmetros cinticos asociados al proceso en dichas condiciones, variando dos

componentes del medio, mediante el uso de tres densidades de pulpa y dos


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concentraciones de glucosa. Usndose como controles el tratamiento

respectivo en ausencia de microorganismos.

Tabla 4 : Experimento Multifactorial de Biolixiviacin de Aluminio y Hierro

presente en bauxita, donde Tx corresponde al tratamiento.

Densidad de pulpa, [Bauxita] (g/L)

100 150 200

40 T1 T2 T3

[Glucosa](g/L)

60 T4 T5 T6

4.3.2.1. Medios y Condiciones de Cultivo

Para los cultivos de biolixiviacin se emple el medio compuesto como

base por las sales del Medio 9K (Sales 9K), constituido por:

Componentes:

Sales 9K

Glucosa 40 60 g/L


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Extracto de Levadura 0,5 g/L

Bauxita 100, 150 200 g/L de tamao de partcula 250 m

Los componentes del medio se disuelven en agua destilada y

desionizada, para las tres densidades de pulpa y concentraciones de glucosa

en cada caso por duplicado, se acidifica hasta pH 6,5 con H2SO420% (v/v) y se

esteriliza a 121 C durante 15 minutos.

La cepa tipo seleccionada con su duplicado se cultiv para los distintos

tratamientos, inoculando aspticamente con 5,0 ml de micelio resuspendido en

buffer estril, en fiolas de 125 ml hasta 50 ml de volumen final de medio

inoculado, a temperatura de 30 C, pH inicial de 6,5 , agitacin constante de

120 rpm, durante 25 a 40 das, usndose como control medio sin inocular, en

cada caso. Se tomaron muestras a intervalos de 24 a 48 horas para las

determinaciones analticas respectivas.

4.3.3. Controles de Lixiviacin Qumica con cidos Inorgnicos y

Orgnicos

Los ensayos de lixiviacin qumica llevados a cabo tuvieron como

finalidad establecer una base comparativa preliminar de la lixiviacin qumica

respecto al proceso de biolixiviacin, para tal efecto se variaron dos parmetros

fundamentales la densidad de pulpa para 100 y 200 g/L de bauxita y el tipo de


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cido comercial usado, especficamente oxlico, ctrico y sulfrico. Los

controles de lixiviacin qumica se prepararon para las densidades de pulpa 100

y 200 g/L disolviendo la cantidad correspondiente del mineral en agua destilada

y desionizada, en cada fiola de 125 ml y agregando el volumen correspondiente

de cido sulfrico (2,0 N), cido oxlico (1,25 N) o cido ctrico (2,0 N) para

obtener un pH inicial de 2,2, ajustndose a volumen final de 50 ml con agua

destilada y desionizada; todos los tratamientos y su duplicado fueron incubados

a 30 C, con agitacin constante de 120 rpm, durante 20 das. Se tomaron

muestras a intervalos de 48 a 72 horas para las determinaciones analticas

respectivas.

Tabla 5 : Experimento Multifactorial de lixiviacin de Aluminio y Hierro

presente en bauxita, usando cidos orgnicos e inorgnicos para pH inicial de

2,2, donde Tx corresponde al tratamiento.

cido

Oxlico Ctrico Sulfrico

100T1 T2 T3

Densidadde

Pulpa

[Bauxita]

(g/L)

200 T4 T5 T6


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4.3.4. Determinaciones Analticas de los Niveles de Biolixiviacin

4.3.4.1. Tratamiento de la Muestra

Para las determinaciones analticas se emple el contenido total de cada

fiola con su duplicado, llevando con agua destilada y desmineralizada hasta el

volumen inicial de 50 ml, en caso de ser necesario. La frecuencia de muestreo

fue variable en general mayor a 24 horas. Todas las muestras colectadas

fueron tratadas de acuerdo al siguiente procedimiento: Medicin de pH final del

tratamiento; decantacin, recuperacin del sobranadante y descartado del

precipitado; centrifugacin del sobrenadante a 14.000 g durante 10 minutos a 4

C; recuperacin del sobrenadante y en caso de ser necesario su filtrado en

trampa de vaco usando papel Whatman N 40, para su posterior almacenaje de

una alcuota de 25 ml de sobrenadante de cada muestra a 20 C, para las

respectivas determinaciones analticas. El error en la determinaciones

analticas entre muestras fue de 10% aproximadamente.

4.3.4.2. Determinacin Espectrofotomtrica con 1,10-

Fenantrolina de la Concentracin de Hierro

Los niveles de hierro solubilizado fueron determinados por medidas

espectrofotomtricas a 510 nm con 1,10-fenantrolina (Vydra, 1963).


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4.3.4.2.1. Preparacin de la Curva de Calibracin de Hierro

con 1,10-Fenantrolina

En seis matraces aforados de 25 ml se colocan: 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 y 10,0

ml de una solucin 10 ppm (mg/L) de hierro. Agregndose a cada uno en el

orden y procedimiento siguiente: 2,0 ml de HCl 10% (v/v) (36,5%, d = 1,19); 1,0

ml de clorhidrato de hidroxilamina 10 % (p/v); 5,0 ml de acetato de sodio 4,5%

(p/v); agitar y agregar 1,0 ml de 1,10-Fenantrolina 0,1% (p/v), llevando a 25,0 ml

con agua destilada y desionizada, y posteriormente se mide la absorbancia en

Espectronic 20 a 510 nm, usando como blanco la solucin preparada sin hierro.

Los valores de absorbancia obtenidos fueron graficados contra los valores de

concentracin de hierro a fin de definir la curva de calibracin patrn.

4.3.4.2.2. Anlisis de sobrenadantes para la determinacin

espectrofotomtrica de la concentracin de Hierro

con 1,10-Fenantrolina

Para el anlisis de las muestras colectadas, se toma una alcuota de 1,0

ml y se realizan diluciones seriadas de esta, agregndose 1,0 ml por tubo para

cada dilucin hasta 10,0 ml con agua destilada y desionizada, se ajusta su pH

entre 2,0 y 3,0 medido con un potencimetro marca ORION, posteriormente se

transfiere a un matraz aforado de 25 ml, agregndose a cada uno en el orden y

procedimiento siguiente: 2,0 ml de HCl 10% (v/v); 1,0 ml de hidroxilamina 10%


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(p/v); 5,0 ml de acetato de sodio 4,5% (p/v); agitar y agregar 1,0 ml de 1,10-

fenantrolina 0,1% (p/v), llevando a 25,0 ml con agua destilada y desionizada, y

posteriormente se mide la absorbancia a 510 nm, usando como blanco la

solucin preparada sin sobrenadante. La concentracin de hierro en la muestra

de sobrenadante se determina por comparacin con la curva de calibracin.

4.3.4.3. Determinacin Espectrofotomtrica de la

Concentracin de Aluminio con Eriocromocianina R

Los niveles de aluminio (Al3+) fueron determinados por medidas

espectrofotomtricas a 535 nm con Eriocromocianina R (Bianchi, 2001

comunicacin personal).

4.3.4.3.1. Preparacin de la Curva de Calibracin de Aluminio

con Eriocromocianina R

En siete matraces aforados de 25 ml se colocan: 10 ml de una solucin

de pH comprendido entre 5,5 y 6,5, conteniendo 0,0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0

y 6,0 g de Aluminio. Agregndose a cada uno en el orden y procedimiento

siguiente: una gota de solucin de cido tiogliclico (cido mercaptoactico)

80% (p/v), se agita vigorosamente, 2,5 ml de solucin de eriocromocianina R


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0,1% (p/v) y 5,0 ml de Buffer Acetato 27,5% (p/v) pH 6,0 , se agita

vigorosamente y se lleva hasta 25,0 ml con agua destilada y desionizada, y

posteriormente se mide la absorbancia en a 535 nm, usando como blanco la

solucin preparada sin aluminio. Los valores de absorbancia obtenidos fueron

graficados contra los valores de concentracin de aluminio a fin de definir la

curva de calibracin patrn.

4.3.4.3.2. Anlisis de sobrenadantes para la determinacin

espectrofotomtrica de la concentracin de aluminio

con Eriocromocianina R

Para el anlisis de las muestras colectadas, se toma una alcuota de 1,0

ml y se realizan diluciones seriadas de esta, agregndose 1,0 ml por tubo para

cada dilucin hasta 10,0 ml con agua destilada y desionizada, se ajusta su pH

entre 5,5 y 6,5 y posteriormente se transfiere a un matraz aforado de 25 ml,

agregndose a cada uno en el orden y procedimiento siguiente: una gota de

solucin de cido tiogliclico (cido mercaptoactico) 80% (p/v), se agita

vigorosamente, 2,5 ml de solucin de eriocromocianina R 0,1% (p/v) y 5,0 ml

de Buffer Acetato 27,5% (p/v) pH 6,0 , se agita vigorosamente y se lleva hasta

25,0 ml con agua destilada y desionizada, y posteriormente se mide la

absorbancia a 535 nm, usando como blanco la solucin preparada sin la

dilucin del sobrenadante. La concentracin de aluminio en la muestra de

sobrenadante se determina por comparacin con la curva de calibracin.


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4.3.4.4. Determinacin de la Concentracin de Glucosa

Residual mediante Reaccin Acoplada Glucosa Oxidasa

Peroxidasa

El anlisis cuantitativo de glucosa se llev a cabo usando un kit de

determinacin enzimtica basado en la oxidacin de la glucosa por la reaccin

acoplada Glucosa Oxidasa Peroxidasa (GOD/POD) de Ultralab (Trinder,

1969).

4.3.4.5. Preparacin de la Curva de Calibracin de

Glucosa Residual

En seis tubos de ensayo se agregan 0,0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 y 1,0 ml de un

patrn de Glucosa 10 mg/ml diluyendo con agua destilada y desmineralizada

hasta 1,0 ml; para la mezcla de reaccin se colocan agregndose a cada uno

en el orden y procedimiento siguiente: 20 l de la respectiva dilucin, 2,5 ml de

Buffer de trabajo, se agita e incuba durante 10 minutos a una temperatura de 35

37 C y posteriormente se mide la absorbancia en Espectronic 20 a 510 nm,

usando como blanco la solucin preparada sin glucosa. Los valores de

absorbancia obtenidos fueron graficados contra los valores de concentracin de

glucosa a fin de definir la curva de calibracin patrn.


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4.3.4.6. Anlisis de sobrenadantes para la determinacin

espectrofotomtrica de la concentracin de Glucosa

Residual

Para el anlisis de las muestras colectadas, se toma una alcuota

Biolixiviación en Bauxita Ula

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