Estudio de la Actividad Oxidativa y Crecimiento de Acidithiobacillus Ferrooxidans en la Oxidación de Ión Ferroso en Presencia de Carbón Activado

Abstract

La oxidación bacteriana del ión ferroso con Acidithiobacillus ferrooxidans en presencia de carbón activado es un proceso útil tanto para la generación de ión férrico como para la generación de inóculos de alta concentración bacteriana. El objetivo del presente trabajo es mejorar el entendimiento del mecanismo mediante el cual la presencia del carbón activado afecta los procesos de oxidación del ión ferroso. En particular, en este trabajo se evalúa por primera vez la influencia que el efecto químico del carbón activado sobre el ión férrico pueda tener en el proceso. El trabajo experimental se efectuó a 30 ºC. Experimentos preliminares en que se contactó medio basal MC, de composición igual a 0,4 g/L de (NH4)2SO4; 0,056 g/L de K2HPO4·3H2O y 0,4 g/L de MgSO4·7H2O,.a pH = 1.6 y 3 g/l de ión férrico con carbón activado, confirmaron que el ión férrico es parcialmente reducido a ión ferroso por la acción química del carbón. Estudios cinéticos conducidos con el mismo medio basal MC, pero con concentraciones de ión férrico en el rango entre 100 a 1200 mg/L, y con 0.2 g carbón en 100 ml de solución, demostraron que la cinética de reducción del ión férrico con carbón se rige por la expresión: Con : k =7,68x10-6 [(mg/L)-0,731/min] ; n=3,369 Los estudios de crecimiento bacteriano en presencia de carbón activado se efectuaron con 6,2 g/L de carbón, con una cepa pura de Acidithiobacillus ferrooxidans con concentración inicial de 2,9 x 109 [bact/L], en un medio basal MC a pH 1,6 que contenía una concentración inicial de 3 g/L de ión férrico, sin ión ferroso. El experimento se efectuó en un frasco agitado modificado que impedía el contacto directo entre los microorganismos y el carbón, de modo que el crecimiento bacteriano se pudo monitorear por conteo directo. El resultado de este experimento permitió constatar que, a pesar de no haber inicialmente ión ferroso, la población bacteriana después de 19 días creció hasta 4x1010 [bact/L]. En un experimento control efectuado en condiciones similares, pero sin agregar carbón, no se observó crecimiento durante el mismo período. Los resultados de este estudio permitieron confirmar que en el proceso de oxidación bacteriana del ión ferroso con Acidithiobacillus ferrooxidans en presencia de carbón activado, el carbón contribuye adicionalmente al crecimiento bacteriano a través de la regeneración del ión ferroso por reducción química de ión férrico con el carbón. El trabajo de simulación efectuado permitió demostrar, además, que la evolución de la población bacteriana, concentración de ión ferroso, ión férrico y Eh durante el proceso se puede describir adecuadamente en base a un modelo que describe la oxidación bacteriana del ión ferroso con una cinética tipo Monod que incluye el efecto inhibitorio del ión férrico y describe la reducción de ión férrico con la expresión cinética deducida en este trabajo. El efecto químico del carbón activado sobre el ión férrico detectado en este estudio es un aspecto que no ha sido considerado en los artículos reportados hasta el momento en este tema. El resultado de este estudio contribuirá entonces a aclarar las contradicciones entre los diferentes resultados reportados y posibilitará el estudio de la optimización del proceso sobre bases conceptuales más sólidas.