Clase 3 Lixiviacion Microbiana

7/27/2019 Clase 3 Lixiviacion Microbiana

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Lixiviacin Microbiana

Dr. Mario Esparza Mantilla Laboratorio de Biominera. Departamento de Acuicultura & Centro de

Bioinnovacin de Antofagasta (CBIA). Facultad de Recursos del Mar.Universidad de Antofagasta. Chile.

[email protected] de noviembre del 2011

PROGRAMA DE DOCTORADO EN INGENIERIA DE PROCESOS DE MINERALES

Del ADN a las aplicaciones industriales e


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A. ferrooxidans

Clase 3: LIXIVIACION MICROBIANA

LIXIVIACIONMICROBIANA

Microbiologa

BioingenieraBiotecnologa

Contenidos de la Clase

Ecologa Molecular


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Laboratorio de Biominera Dr. Mario Esparza Mantilla Lixiviacin Microbiana

Biominera

Biodiversidad Microbiana

Biolixiviacin de minerales

Biorreactores en biominera

Aplicaciones Biotecnolgicas

E s p a r z a

, M y c o

l s ( 2 0 0 1 )

.

LIXIVIACION MICROBIANA


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Biominera

Disciplina que estudia y aplica la utilizacin de microorganismos para facilitar laextraccin y recuperacin de metales desde yacimientos (conteniendo hierroy/o sulfuros) minerales, concentrados sulfurados en pilas o biorreactores.


Ventajas Econmico ( costo-eficacia). Amigable al medio ambiente. Aplica a procesos con yacimientos de

baja ley de metales. Proceso muy antiguo que a la

actualidad ampliamente es usado en laindustria minera.

Z a m m i t y c o

l s ( 2 0 1 0 )

.

K a s e s e p l a n t

( A n d y C a r t e r

, W a r

d r o p

)


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La Biominera aplica la biotecnologa a la industria minero metalrgica en tresbioprocesos (Biolixiviacin, Biooxidacin y biomineralizacin) para lograr la purificacinde metales, cada uno emplea microorganismos especficos con variaciones con elsustrato (minerales) y los productos (Iones, metales, polmeros, cidos, etc) paraaumentar la productividad de la Industria y tener menor impacto al medio ambiente.


Planta de produccin de cobre por Biominera. Mxico (2002). Fuente MinteK

Biominera

Biolixiviacin

Biooxidacin

Biomineralizacin

Biominera


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Biolixiviacin / Biooxidacin/biomineralizacinBiosorcin de metales txicos y valiososBioremediacinFitoremediacinBiosensores. Biomonitores. Biomarcadores.Diseo de bioreactores e Ingeniera ecolgicaTratamiento biolgico de efluentes y desechos: drenajes cidos,efluentes cianurados.Mejoramiento genticoReduccin pasiva y activa de sulfatosPantanales o wetlands modificados con ingenieraBiocidas en pilas de roca estriles

Ingeniera ecolgica para purificacin de solucionesTapones biolgicos impermeabilizar superficie de botaderos.Fosfato de origen biolgico para estabilizar residuos.Tratamiento biolgicos de aguas residuales.BiosurfactantesBiofiltros para tratamiento de gases txicos, otros mas


La Biominera implica:

Ly, M (2009). Conferencia Nacional de Biotecnologa -Per.


7/34Laboratorio de Biominera Dr. Mario Esparza Mantilla Lixiviacin Microbiana

Mayor Conocimiento cientfico y tecnolgicoAnlisis de genomas MicrobianosDesarrollo de procesos, diseo de reactores,

modelamiento: multidisciplinarioIntervencin e inters de la industriaEscalamiento: obtencin de condiciones operativasMs Amigable con el medio ambienteProceso eficiente y econmico

Mejora las oportunidad para la comunidadDesarrollo comercial. Patentes .


Biominera y perspectivas

Ly, M (2009). Conferencia Nacional de Biotecnologa -Per.



Biolixiviacin

Sulfuro Metlico

(MFeS2)Bacterias Biolixiviantes

M2+

Fe2+

Fe3+

S

SO42- + 2H+

M2+

Z a m m i t y c o

l s ( 2 0 1 0 )

.

Mecanismo por el cual los microorganismos o sus productos atacan o seadhieran al mineral para lograr la solubilizacin de metales generando ionfrrico ( Fe 3+) y cido (H 2SO4).




Biolixiviacin Heap (pila)

Utilizado para minerales oxidados y/o sulfurados de cobre.Las pilas son 5 a 50 m de altura de mineral triturado.La base es permeable cubierta de polietileno de alta densidad o PVC.Existe poco control microbiolgico.Bajos costos de operacin.


Planta de produccin de cobre por Biominera. ( 20 000 Tn). Fuente MinteK


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Chuquicamata -Chile: 62 000 Tn (2003)

Biolixiviacin Heap (pila)



En las pilas de biolixiviacin se realiza la transformacin de un compuestometlico insoluble a su forma soluble (oxidacin de un sulfuro metlico a sulfatometlico, ej.: De CuS a Cu2SO4) por accin de microorganismos.



Mecanismo celular de biolixiviacin de pirita


Rawlings, D.(2002). Annu. Rev. Microbiol. 56:65 91.

Pirita sinmicroorganismos

Pirita conmicroorganismos

Mielke, S y cols.(2003). Geobiology (2):81 90.


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Condiciones de operacin Disponibilidad de oxgeno. Temperatura.

Permeabilidad lquida ygaseosa. Control de pH Calidad de solucin.

Disolucin de hierro. Calidad de irrigacin. Sistema de drenaje PLS.

Cuantas bacterias se necesitan en una pila?


Pilas de biolixiviacin



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EFECTO DE LOS REACTIVOS DE FLOTACINLos reactivos de flotacin pueden adherirse a los minerales, lo que

impedira la adherencia de los microorganismos, impidiendo su desarrollo(crecimiento) y actividad oxidativa sobre los minerales.

EFECTO DE REACTIVOS DE EXTRACCIN POR SOLVENTESEl efecto de estos reactivos sobre los microorganismos sera similar peromenos intensos. Tambin seran inhibidores del crecimiento y de lageneracin de iones Fe(III).


Efecto de los reactivos en los procesos de biolixiviacin



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Cu : 99-90%Tiempo: 15-60 das

Bacterias: 107- 10

8cel/ml

Cu : 85-95%Tiempo: 60-180 dasBacterias: 10 6- 10 7cel/ml

Cu: 65-85%Tiempo: 300-700 das

Bacterias: 104- 10

5cel/ml

Siendo las condiciones son desfavorables que microorganimos son capaces dedesarrollar en dicho habitat.


Del Laboratorio a escala Industrial (g tons )



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Biooxidacin

Mecanismo por el cual los microorganismos descomponen la matriz delmineral y permiten exponer el metal atrapado para lograr que un agentequmico (cianuro) potencie su proceso de extraccin. A diferencia de labiolixiviacin no se produce frrico y cido; puesto que , la biooxidacin esun proceso en donde los microorganismos no solubilizan el metal.


pH cido

Antes Despus

Oro

L y , M

( 2 0 0 2 ) E C I - P e r

.


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Biooxidacin

La Biooxidacin involucra el pretratamiento que realizan las bacterias aminerales/concentrados refractarios de oro (arsenopirita, pirita) permitiendo queel valor metlico permanezca en la fase slida ( insoluble) para ser recuperado atravs de la cianuracin y la solucin es descartada previo tratamiento(neutralizacin).


pH cido

Antes Despus

Oro

L y , M

( 2 0 0 2 ) E C I - P e r

.


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Gericke, M. y cols. (2010). Hydrometallurgy . 104: 414-419.

Biolixiviacin en Biorreactores Tanque aireados y agitados



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Rawlings. D. y cols. (2003). Trends in Biotechnology. 21(1):38-44.

Biorreactores Tanque aireados y agitados



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