Bacterias mineras: biolixiviación o lixiviación bacteriana

Rubén Herrero »

La lixiviación es la disolución química de un metal a partir de un mineral utilizando un disolvente adecuado.

La biolixiviación es el ataque y solubilización de un mineral metálico mediante la acción directa o indirecta de distintos microorganismos. El microorganismo utiliza el mineral como combustible, captando electrones para sus procesos metabólicos, libera calor y metales sin necesitar ningún tipo de energía externa para realizar el proceso. Así, el microorganismo, ejerce de “minero”.

Los microorganismos más estudiados en estos procesos, son bacterias. Entre ésas bacterias, destacan:

• Thiobacillus ferrooxidans
• Thiobacillus thiooxidans
• Leptospirilum ferrooxidans

Estas tres bacterias son mesófilas, es decir, crecen entre 5 y 45 ºC, y acidófilas, ya que soportan vivir en medios cuyo pH oscile entre 1.5 y 3.5.

Básicamente existen dos mecanismos químicos:

1) Mecanismo directo:

La bacteria en presencia de iones sulfuro S^2- , oxida el sulfuro a ión sulfato:

S^2- + 2O₂ → SO₄^2-

Otra reacción que se suele dar el sistema enzimático de la bacteria es la oxidación de Fe²⁺ a Fe³⁺

Por tanto, para un mineral que sea un sulfuro metálico:

MS →  M²⁺ + S^2-

El ión sulfuro es capturado por el sistema enzimático de la bacteria y se oxida a ión sulfato como hemos visto, quedando libre el ión metálico que queda disuelto en los líquidos lixiviados, que posteriormente se recogerán para su procesado, para obtener el metal M.

2) Mecanismo indirecto:

En este caso, la solubilización biológica tiene lugar por la interacción química del mineral con productos intermedios del metabolismo de la bacteria. Por tanto, no hay reacciones enzimáticas.

De modo general, para un sulfuro metálico MS, tendremos:

MS + 2 Fe₂ (SO₄^2-)₃ → MSO₄ + 2 Fe SO₄ + S⁰

A continuación, veremos las reacciones de biolixiviación que se producen en el tratamiento de minerales sulfurados de cobre a nivel industrial (calcopirita, calcosina y covelita).

Dado que los minerales sulfurados de cobre suelen contener compuestos de hierro, las reacciones que se dan son:

Los líquidos lixiviados finales se recogen y se separa el CuSO₄, que en disolución acuosa, se lleva a una cuba electrolítica, donde aplicando una corriente eléctrica (electrólisis), se obtendrán ánodos de cobre ultrapuro.

Como todo en la vida tiene ventajas e inconvenientes, vamos a ver los pros y los contras de la biolixiviación:

Ventajas

• Permite tratar minerales metálicos, cuya ley (proporción de metal en el mineral) sea baja
• Ausencia de contaminación por gases de azufre
• Consumo reducido de ácido como agente lixiviante, ya que las bacterias producen ácido en su metabolismo
• Fácil extracción de los compuestos del metal lixiviado para su posterior tratamiento y obtención del metal en estado de oxidación cero.
• Menos consumo energético, ya que en el proceso la temperatura nunca excede de los 100 ºC

Desventajas

• Velocidades de reacción lentas
• Bajas concentraciones de metal en los lixiviados finales (entre 0.5 y 3 g/ litro)
• Instalaciones que requieren fuertes inversiones en tecnología
• Actualmente sólo aplicable por motivos económicos, a metales cuyo valor en el mercado, sea elevado: cobre, oro, uranio, entre otros.

Así pues, en pleno siglo XXI, no deja de ser curioso que unos microorganismos lleven dando siglos lecciones de química y metalurgia a la Humanidad. Los procesos de biolixiviación de minerales metálicos, dibujan un futuro prometedor a la hora de obtener metales valiosos para el desarrollo humano. Como siempre, el tiempo nos lo dirá.

Fuentes

-www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/escolares_biolixiviacion.asp
-Ballester Antonio, L.F. Velasco, J. Sancho: “Metalurgia Extractiva Vol I”. Editorial Síntesis. 2000.
-www.mobot.org/jwcross/phytoremediation/Biotecnologia.htm
-cienciadefrontera.blogspot.com.es/2011/08/pon-las-bacterias-trabajar.html
-www.creces.cl/new/index.asp?imat=++%3E++11&tc=3&nc=5&art=286