Proyectos de Investigación Básica o Aplicada en Ingenierías o Biomédicas, 2019-2
Carlos Andres Pacheco Paretto; Maria Isabel De Los Angeles Gonzales Ramos; Gianella Lizet Montoya Reinoso; Edgardo Ruben Donati -; Catalina Orfelina Rondon Saravia; Edwin Pacheco Parada; David Nestor Urquizo Valdivia
Objetivo
Entender los mecanismos de disolución oxidativa de calcopirita por los consorcios microbianos nativos en condiciones mesofílicas y/o termofilas. Este trabajo envolverá el estudio de los microorganismos nativos hierro oxidantes y/o azufre oxidantes provenientes de los pasivos mineros ambientales de la Región Arequipa
Resumen:
La minería es uno de los pilares en el que se asienta la economía mundial y genera importantes beneficios económicos en el Perú. No obstante, durante toda la actividad minera, se genera una cantidad significativa de residuos sólidos y líquidos. Uno de los principales problemas ambientales relacionados con la minería es la producción de drenaje ácido de mina (AMD) que con una alta carga de metales pesados contamina severamente los suelos y los recursos hídricos. De este modo las poblaciones cercanas a los emprendimientos mineros ven afectada su calidad de vida y generan numerosos y variados conflictos sociales y ambientales. La localidad de Espinar es un ejemplo representativo de esta situación. En función de disminuir los problemas ambientales generados por la minería metalífera, es necesario utilizar metodologías menos contaminantes y entre ellas se destaca la biolixiviación o lixiviación microbiana. Esta metodología utiliza microorganismos esencialmente bacterias y arqueas que, a través de la oxidación del ion ferroso y compuestos reducidos de azufre, contribuye significativamente a la lixiviación de sulfuros metálicos. Esta tecnología ha comenzado a ser usada ampliamente, especialmente para recuperar cobre, debido a la simplicidad de su operación, al bajo costo y a las características amigables con el medio ambiente. La calcopirita (CuFeS2) es el principal mineral de cobre utilizado para la producción del metal cobre. Actualmente solo se procesan minerales de calcopirita de alto grado (> 0.4% Cu) considerados rentables a través de la flotación y la pirometalurgia. La biolixiviación permitiría recuperar cobre de manera rentable incluso por debajo de esas leyes. No obstante, la calcopirita presenta un carácter refractario debido a un fenómeno de pasivacion superficial (formación de azufre elemental y jarosita) que no permite ser disuelta de modo apreciable por microorganismos mesófilicos, aunque es posible incrementar su disolución a mayores temperaturas. El propósito de este estudio es aislar consorcios microbianos nativos, tanto mesófilos como termófilos, de los pasivos mineros del área de Espinar para estudiar su acción oxidativa sobre los distintos sulfuros de cobre incluyendo calcopirita que pudiera constituir una estrategia extractiva de cobre eficiente y menos contaminante.
Palabras clave
Biolixiviación, residuos minerales, calcopirita, microrganismos acidófilos, consorcios nativos termófilos y mesófilos, AMD UNSA Arequipa
Problema central
Durante toda la actividad minera, se generan una cantidad significativa de residuos sólidos y líquidos derivados del procesamiento mineral, considerados poco rentables para su procesamiento por su baja calidad de ley o su mayor complejidad mineralógica. Actualmente solo se procesan minerales de alto grado considerados rentables a través de la flotación y la pirometalurgia. Un ejemplo de esto, es la extracción del cobre por procesos convencionales donde solo se utiliza calcopirita de alto grado (> 0.4% Cu) que es considerado rentable, por debajo de esos valores es considerado ganga. Esto significa que el 99.6 % de los minerales extraídos y procesados se convierten en un producto de desecho (relaves). Justamente, uno de los principales problemas ambientales relacionados con la minería es la producción de drenaje ácido de mina (AMD) que con una alta carga de metales pesados contamina severamente los suelos y los recursos hídricos. De este modo las poblaciones cercanas a los emprendimientos mineros ven afectada su calidad de vida y generan numerosos y variados conflictos sociales y ambientales. La localidad de Espinar es un ejemplo representativo de esta situación. En función de disminuir los problemas ambientales generados por la minería metalífera, es necesario utilizar metodologías menos contaminantes y entre ellas se destaca la biolixiviación o lixiviación microbiana. Casi el 20 % de la producción mundial de cobre se debe a la lixiviación bacteriana (Brierley and Brierley, 2013).
Hipótesis planteada
La biolixiviación es el resultado de las interacciones microorganismos-minerales, donde se producen una amalgamación compleja de las reacciones químicas, biológicas y electroquímicas que ocurren durante la disolución. Podrían los microrganismos del drenaje acido contribuir a la recuperación de metales valiosos de los residuos sólidos derivados de los procesos mineros convencionales. Como será el comportamiento de los consorcios mesofílicos y termofílicos en la disolución mineral. De qué manera la correlación entre el contenido de los consorcios microbianos y el contenido químico-mineralógico (estructura y composición de la superficie mineral en cada etapa de la biolixiviación) influenciara la velocidad de disolución y cual seria el rol del potencial redox en la dinámica de la biolixiviación.
Resultados esperados
2 Nro. de nuevos Profesionales con Título universitario en Ing Quimica
2 Nro. de Profesionales Capacitados (pasantías, cursos talleres, etc. con duración mayor a 24HH) en lixiviación de minerales de cobre.
2 Nro. de Artículos publicados en revistas indizadas en lixiviación de minerales de cobre.
1 Nro. de ponencias realizadas internacionalmente.
2 Nro. de ponencias realizadas nacionalmente.
Estudio de los microorganismos nativos hierro oxidantes y/o azufre oxidantes provenientes de los pasivos mineros ambientales de la Región Arequipa
Impactos esperados
Impacto Técnico
La recuperación de metales a partir de residuos minerales mediante microorganismos lixiviantes es una alternativa tecnológica muy económica, a comparación de otros medios convencionales que requieren altos costos para su extracción. Su entendimiento permitiría la optimización de los procesos de biolixiviación a fin de recuperar los metales perdidos a lo largo del proceso.
Impacto Ambiental
Contribuir con la disminución de la contaminación ambiental regional de Arequipa que se generan por la acumulación de los residuos minerales, a través de la remoción y recuperación de los metales considerados tóxicos principalmente el cobre.
Impacto Social
Mostrar que la biolixiación es una tecnología alternativa para la región Arequipa con enorme potencial para el tratamiento de residuos minerales considerados problemáticos, que ha comenzado a ser usada ampliamente.
Impacto Económico
Aprovechamiento de todos los metales de importancia económica a partir de los residuos minerales que contienen niveles bajos de metales, que no son considerados rentables para los procesos convencionales especialmente en la Región Arequipa que es una zona minera.