Caracterización fisiológica de microorganismos heterótrofos presentes en procesos de biolixiviación y su incidencia en la recuperación de cobre desde sulfuros primarios

Abstract

Anualmente se producen en Chile más de cinco millones de toneladas de cobre fino, convirtiendo al país en el mayor productor de cobre del mundo. Si bien actualmente el proceso de fundición da cuenta de más del 70% de la producción mundial de cobre, su mayor impacto ambiental así como sus desventajas económicas para la refinación de cobre desde sulfuros de bajo contenido metálico (baja ley) y altamente refractarios como la calcopirita (CuFeS2), que representan el grueso de las reservas mineras, pone el énfasis en el desarrollo de tecnologías alternativas donde destaca la biohidrometalurgia o biolixiviación, proceso que involucra la disolución de metales mediada por microorganismos. La tecnología de biolixiviación de sulfuros primarios de baja ley del tipo calcopirita comprende la disolución asistida por microorganismos presentes en el mineral en procesos ambientalmente más sustentables. Sin embargo, la cinética de biolixiviación de sulfuros primarios de cobre a temperatura ambiente se ve atenuada por fenómenos que disminuyen la tasa de disolución de metales que limitan la recuperación de cobre, esto podría deberse a la acumulación de compuestos orgánicos que tienen un efecto inhibitorios en el crecimiento de microorganismos biomineros. En este estudio se realizó primero la caracterización fisiológica de tres cepas heterotróficas de los géneros Acidiphilium sp. cepa BRL-109, Ferroplasma sp cepa BRL-115 y Sulfobacillus sp. cepa BRL-114, estableciendo sus condiciones óptimas de crecimiento y principales fuentes de energía y carbono. Posteriormente, se estableció la incidencia que estos microorganismos tendrían al ser agregados a ensayos de biolixiviación de concentrado de calcopirita, donde la adición de la cepa BRL-109 en conjunto con especies de Acidithiobacillus ferrooxidans y A. thiooxidans demostró tener un efecto positivo con respecto de la condición sin adición de dicha cepa. Este trabajo aborda aspectos fundamentales de la microbiología de procesos de biolixiviación, centrándose en la caracterización fisiológica de cepas heterotróficas aisladas desde ambientes extremos y analizando el impacto de la composición microbiológica de un consorcio microbiano, en la recuperación de cobre en procesos de biolixiviación de calcopirita.

Chile produces more than five million tons of fine copper annually, making the country the world’s largest copper producer. While the smelting process now accounts for more than 70% of worldwide copper production, its biggest environmental impact as well as the economic disadvantages for copper refining from low metal content sulfides (low grade), that are highly refractory like chalcopyrite (CuFeS2), which represent most of the mine reserves, call for the development of alternative technologies. Biohydrometallurgy and bioleaching are two outstanding technologies that involve the dissolution of metals by microorganisms (Rohwerder y col., 2003). The technology for bioleaching a low grade primary sulfide like chalcopyrite, involves dissolution assisted by microorganisms that are present in the mineral using a more environmentally sustainable process. However, the kinetics of copper bioleaching at room temperature is reduced by phenomena that lower the metal’s rate of dissolution limiting the recovery of copper. This could be due to the accumulation of organic compounds that have an inhibiting effect on the growth of bio-mining microorganisms. This study first characterized the physiology of the three heterotrophic strains of the genuses Acidiphilium sp. strain BRL-109, Ferroplasma sp strain BRL-115 and Sulfobacillus sp. strain BRL-114, by establishing the optimum conditions for their growth and the main sources of energy and carbon. Then, the effect that these microorganisms would have when added to the bioleaching trials of chalcopyrite concentrate was established. The addition of Acidiphilium sp. strain BRL-109 together with the species A. ferrooxidans sand A. thiooxidans had a positive effect compared to the condition without the addition of this strain, recovering 61.8% of the copper. This work discusses the fundamental aspects of the microbiology of bioleaching processes, focusing on the physiological characterization of heterotrophic strains isolated from extreme environments and analyzing their impact when present in microbial consortiums.