Mario Rodrigo Esparza Mantilla; Nila Del Rosario Patiño Farfán; Enid Mirian Frances Carpio Sanchez; Ronald Eleazar Huarachi Olivera; Alex Paúl Dueñas Gonza; Wendy Ancalla Chacnama; Juan Nolberto Tapia Cruz; Nick Brayan Cheje Ttito; Mayra Guianella Galdos Arenas; Gonzalo Alonso Soclle Huamantuma; Yovelyn Gretta Vergaray Mamani; Jorge Enrique Denos Cana; Sara Lizbeth Tenorio Ppacco; Antonio Mateo Lazarte Rivera; Homar Henrry Taco Cervantes; María Del Carmen Valdez Ortiz

Objetivo

Implementar un sistema de biotratamiento de procesadores y tarjetas de circuito impresos de residuos eléctricos y electrónicos (RAEE), para la recuperación de metales ecotóxicos y de importancia económica (Au, Ag, Cu, Pb, Fe, Zn) mediante microorganismos lixiviantes.

Resumen:

En la actualidad los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE) no tienen un tratamiento adecuado, además a ello se suma su creciente acumulación, es por ello el presente proyecto plantea una forma de procesar biológicamente procesadores y tarjetas de circuito impresas, a través de los procesos de biolixiviación en un sistema de biotratamiento integrado por biorreactores y procesos metalúrgicos de absorción, desorción, electrodeposición y fundición para la recuperación de metales. Los microorganismos lixiviantes considerados serán el Chromobacterium violaceum (bacteria cianogénica), Acidithiobacillus ferrooxidans (bacteria lixiviante), consorcios de bacterias ferrooxidantes (bacterias lixiviantes) que serán aisladas de un mineral procedente de mina, bacterias moderadamente termofilas (bacterias lixiviantes) aisladas de fuentes termales y cepas fúngicas (acidogénicas) aisladas del Parque Industrial Rio Seco (PIRS), dichas especies de microorganismos se trataran previamente con los metales de referencia presentes en los RAEE para evaluar su tolerancia en medio de cultivo sólido, posteriormente las cepas más adaptadas se propagaran en medio de cultivo líquido, estas serán inoculadas en biorreactores, donde se cuantificaran los metales ecotóxicos y de importancia económica recuperados y finalizando se realizara los procesos metalúrgicos correspondientes para la obtención de los metales de interés económico.Finalmente el refinado de los metales de importancia económica como Au, Ag, Cu, Pb, Fe, Zn y Sn, sera posible a través de procesadores y placas de circuito impresos biorrecuperados mediante biolixiviación.

Palabras clave

Biotratamiento, biolixiviación, recuperación, microorganismos, RAEE, UNSA, CIENCIACTIVA, CONCYTEC.

Problema central

La creciente demanda de productos electrónicos, alimentada por una prosperidad creciente en las sociedades, junto con la corta vida útil de estos dispositivos; generan una gran cantidad de residuos electrónicos en nuestro planeta. Los estudios de Bertram et al. (2002) afirman que los RAEE son los residuos de más rápido crecimiento. En 2009, el Programa Ambiental de las Naciones Unidas calculó en 40 millones de toneladas al año de residuos electrónicos, proyectada para el 2020 el flujo de residuos se duplicaría. En el año 2014, se importaron al Perú un total de 88 828 t de aparatos eléctricos y electrónicos: computadoras, celulares, televisores; por ello tomando como base el año 2007, para el año 2014 se tiene una generación acumulada de 292 230 t de RAEE (MINAM 2015), por lo que es necesario el reciclaje eficiente mediante estrategias innovadoras. Sin embargo, el reciclaje de los RAEE todavía es bastante limitado, en nuestro medio debido a la heterogeneidad y complejidad de los materiales presentes en estos productos. Los residuos eléctricos y electrónicos son una fuente rica en metales de importancia económica dentro de los cuales se encuentran el cobre y metales preciosos como el oro y la plata, que se pueden procesar para garantizar el reciclaje de recursos y reducir la degradación del medio ambiente. Los metales como el cobre tienen una amplia aplicación en la fabricación de aparatos electrónicos, sirviendo como materiales de contacto debido a su excelente resistencia a la corrosión y alta conductividad eléctrica (Noakes, 1999; Veit et al., 2007, Li et al., 2007). Entre los desechos electrónicos, las tarjetas de circuitos impresos tienen composición muy diversa y su contenido de metal es de alrededor de 28-30% (cobre: 10-20%, el plomo: 1-5%, níquel: 3.1% metales preciosos como la plata, el platino y el oro), en los teléfonos móviles de residuos de diferentes modelos el contenido total de metal es el 58% con 34.52% de Cu y 0.025% de Au (Chi et al., 2011). El reciclado mecánico y pirometalúrgico de los desechos electrónicos han sido estudiados por diferentes investigadores (Noakes, 1999; Veit et al., 2007, Li et al., 2007). Sin embargo este tipo de procesos presentan inconvenientes tales como un alto consumo de energía eléctrica, recuperación de metales preciosos de manera ineficiente, además de la generación de lixiviantes químicos como agua regia que es una mezcla de ácido nítrico y ácido clorhídrico que resulta ser extremadamente contaminante (Ponce 2005). Sin embargo el uso de microorganismos para la recuperación de metales a partir de desechos podría ser una alternativa económica a los procesos mecánicos y pirometalúrgicos; aunque, este proceso se ha aplicado con éxito para la lixiviación de metales a partir de minerales en la industria minera (Olson et al., 2003), los datos relativos a su aplicación para la extracción de material de residuos electrónicos es todavía escasa. La biolixiviación usando microorganismos lixiviantes se ha considerado como una alternativa sostenible en la recuperación de metales preciosos de los desechos electrónicos. A diferencia de los procesos físicos y químicos existentes la biorecuperación, involucra microorganismos, que pueden reciclar el metal en un proceso análogo a los ciclos biogeoquímicos naturales. Son catalogados microorganismos lixiviantes diversas especies de bacterias acidófilas ferrooxidantes, como Acidithiobacillus ferrooxidans, bacterias cianogénicas como Chromobacterium violaceum y Pseudomonas fluorescens, y algunas especies de hongos (Needhidasan et al., 2014). Es por tal motivo que la presente investigación cobra importancia porque propone una forma de recuperación de metales de importancia económica mediante microorganismos lixiviantes, para reducir la contaminación del medio ambiente.

Hipótesis planteada

Dado que los microorganismos presentan actividad lixiviante sobre los metales en estudio, en medio de cultivo sólido y líquido a escala de laboratorio, es posible biorrecuperar los metales de los Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos (RAEE) mediante el uso de cepas adaptadas en condiciones de biorreactor acopladas en un sistema de procesos metalúrgicos.

Resultados esperados

• Obtención del refinado de los metales de importancia económica como Au, Ag, Cu, Pb, Fe, Zn y Sn, será posible a través de procesadores y placas de circuito
impresos biorrecuperados mediante “biolixiviación”.
• Identificación del consorcio de bacterias lixiviantes (caracterización molecularmente con perspectiva a comunicación a GEN BANK).
• 05 Publicaciones de artículos científicos en revistas indizadas con los resultados de la investigación.
• 02 ponencias internacionales de nivel científico para difundir los avances o resultados del proyecto.
• 06 ponencias nacionales de nivel científico para difundir los avances o resultados del proyecto
• 03 Tesis de pregrado sustentadas en la Escuela de Biología
• 03 Profesionales titulados de Biólogos
• 01 Tesis de posgrado sustentada en la Escuela de Ingeniería Ambiental
• 01 Profesionales con grado de maestro en Ing, Ambiental
• 01 Solicitudes de PI ante Indecopi (sujeto a estudio de patentabilidad) acerca del Sistema de biotratamiento de RAEE con microorganismos lixiviantes
• 01 Vinculaciones con la Universidad de Antofagasta de Chile para realizar investigación
• 01 Vinculaciones con la Universidad de la Plata para realizar investigación
• 09 Profesionales Capacitados en el manejo y explisición final de RAEE
• 01 Tecnología generada en el tratamiento de RAEE.

Impactos esperados

• Aprovechamiento de los metales de importancia económica a partir de los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE) para el uso comercial en joyerías y orfebrerías, incentivando la creación de empresas dedicadas a este rubro utilizando las técnicas adaptadas.
• La biorecuperación de metales a partir de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE) mediante microorganismos lixiviantes es una alternativa muy económica, a comparación de otros medios convencionales que requieren altos costos para su extracción.
• La propuesta de biorrecuperación de metales ecotóxicos y de importancia económica por microorganismos lixiviantes, es una actividad amigable con el medio ambiente, ya
que evita la generación de sustancias altamente contaminantes como las que se generan en la lixiviación ácida.
• Promover el reciclado de los RAEE en la comunidad, mediante campañas de reciclaje y concientización de su impacto en el medio ambiente.
• Contribuir con la disminución de la contaminación ambiental regional que se generan por la acumulación de los RAEE.

• Creación de una nueva línea de investigación científica en biolixiviación para RAEE.