trabajo de tesis de grado

1. Universidad San Martín de Panamá
Escuela de Biotecnología
Impacto y repercusiones de la biotecnología en la
minería a nivel latinoamericano en la aplicación de
la biolixiviación como herramienta de la biomineria.
Presentado por:
Thiago Enrique Vial Campis
Cédula: 8-805-2239
República de Panamá
Mayo, 2011

2. “En los momentos de crisis, sólo la imaginación es más importante que
el conocimiento.”
Albert Einstein

3. ÍNDICE
1. Antecedentes
2. Introducción
2.1 Biominería
3. Minerales cupríferos
3.1 Recursos y reservas minerales de cobre
3.2 Proceso productivo del cobre
4. Biotecnología en el proceso productivo del cobre
5. Minerales sulfurados
6. Características de la tecnología de biolixiviación
6.1 Definición de biolixiviación
6.2 Características de los microorganismos utilizados
6.2.1 Características de los microorganismos utilizados
6.2.2 Diversidad de microorganismos en un sistema de biolixiviación
6.2.2.1. Bacterias lixiviantes de minerales.
6.2.2.2. Thiobacillus spp y bacterias lixiviantes de minerales
6.2.2.3. Fuente de carbono, energía y nitrógeno para Thiobacillus.
6.2.2.4. Composición química del medio de cultivo para Thiobacillus.
6.2.3 Cultivo de microorganismos
6.2.4 Factores que afectan el desarrollo bacteriano.

4. 7. Mecanismos
7.1 Extracción de metales por lixiviación bacteriana.
7.2 Mecanismo directo de biolixiviación bacteriana por Thiobacillus.
7.3 Mecanismo indirecto de minerales por Thiobacillus.
7.4 Lixiviación bacteriana de CuFeS2.
8. Tecnologías de biolixiviación
8.1 Ventajas y desventajas de su aplicación
8.2 Procesos basados en el riego
8.2.1 Biolixiviación en pilas
8.2.2 Biolixiviación en botaderos
8.2.3 Biolixiviación in situ
8.3 Procesos basados en la agitación
8.3.1 Biolixiviación en tanques agitados
9. Aplicación de la biolixiviación
9.1 Desarrollo de la región latinoamericana
9.2 Investigación y desarrollo
9.2.1 Patentes y marcas
9.2.2 Investigación
10. Conclusiones y recomendaciones
11. Bibliografía
12. Anexos
12.1 Glosario

5. ÍNDICE DE FIGURAS Y ESQUEMAS
Figuras
2.1. a. Proceso de extracción del cobre por pirometalurgia.
2.1. b. Acidithiobacillus ferrooxidans
5. El proceso de la hidrometalurgia.
6.2.1. Colonia de Acidithiobacillus ferrooxidans
6.2.2.1 Thiobacillus thiooxidans
7.2 a Thiobacillus adherida a una zona de concentración de azufre.
7.2 b Actividad de Thiobacillus sobre la superficie de la pirita
8.2.1 Etapas del proceso de biolixiviación en pilas.
8.2.2 Biolixiviación en botaderos
8.2.3 biolixiviación in situ
8.3 Biolixiviación in situ
Esquemas
6.2.2.2. Condiciones de crecimiento para el cultivo de Thiobacillus ferrooxidans
y archeabacterias adaptables al mineral sulfurado concentrado refractario.

6. 1. Antecedentes
A finales del siglo XIX S. Winogradsky describió un grupo de bacterias de
diversos ambientes: suelo, agua y mina, que crecen por oxidación de minerales
con azufre, hierro, cobre, cobalto, níquel y otros metales, lo que además
asimilan el CO2 y/o carbonatos como fuente de carbono. Por este tipo
de metabolismo bioquímico les definió como "bacterias quimiolitotróficas y
postuló que la energía derivada de la oxidación del ión ferroso a férrico sirve
para su crecimiento y asimilación de CO2" (Sánchez-Yáñez y col., 2000; Harvey
y Crundwell, 1997). A finales de 1979 se les conocían como bacterias
autotróficas del hierro, entonces sólo se describían dos géneros: Ferrobacillus y
las especies F. ferrooxidans y F. sulfooxidans y Thiobacillus Thioxidans, está
última se aisló de un suelo pobre en materia orgánica y en agua de mina;
(Lindstrom y col., 1992; Olson, 1991). La lixiviación bacteriana (LB) es
una estrategia biológica que se emplea para la concentración y extracción de
metales de minerales sulfurados refractarios de baja ley ó SMBL (Álvarez
y Jerez, 1990; Janssrn y col., 1996).
En hidrometalurgía la LB es sencilla, barata y ecológica, sus productos no
contaminan el ambiente (Navarrete y col., 2001). Una de sus principales
ventajas es la económica, al aprovechar menas de minerales sulfurados
metálicos de baja ley (SMBL), considerados así porque la concentración del
metal de interés es mínima (10mg/ton del mineral) y porque la extracción
por métodos químicos tradicionales no es rentable, por ello no se explotan a
pesar de que contienen oro, plata, cobre y metales radiactivos: uranio, radio,
etc. (Ballesteros y col., 2001; Fowler y Crundwell, 1998).
7

7. El primer informe sobre la LB de SMBL, se publicó en 1922 con una bacteria
quimiolitotrofica desconocida, está investigación describió una forma biológica
de extracción de metales como alternativa barata para la explotación de SMBL,
durante 30 años este informe se ignoró hasta el redescubrimiento
T. ferrooxidans tolerante a alta concentración de metales pesados (g L-1): 10 de
zinc, 72 de níquel, 30 de cobalto, 55 de cobre y hasta 160 de hierro
fundamental en el incremento del costo de fundición de minerales, la que
obliga a que concentrados de oro y plata se exploten por LB (Lindstrom y col.,
1992).
En general se describen tres métodos para la extracción de metales a partir de
minerales: lixiviación química en autoclave, tostación de sulfuros y LB. En base
al mineral que se trata se sabe que el reto es extraer el metal unido al azufre,
ya que éste es la causa de la refracción o resistencia del mineral a la
separación de estos metales.
La lixiviación de sulfuros en autoclave (proceso Sherrit-Gordón), se realiza a
elevada temperatura y presión del oxígeno para la oxidación y solubilización del
azufre y su eliminación, como la variante de Homestake en Nevada, E.U.A. Por
esta técnica el producto de autoclave, es una solución ácida en la que los
metales del mineral son solubles. En tanto un lodo atrapa las especies inertes
como arcillas y sílice, en la siguiente etapa; la cianuración se aplica para
separar: plomo, cobre y zinc, la técnica se usa en yacimientos de minas de oro
con o sin concentración de sulfuros, la desventaja de este tratamiento es el
alto consumo de oxígeno proporcional a la concentración de azufre en el
mineral además los metales de los minerales deben ser resistentes a
la corrosión (Sand y col., 1993; Sugio y col., 1990).
8

8. La tostación es un proceso industrial para la conversión de sulfuros en sulfatos
solubles en solución ácida acuosa, que permite cianuración normal, después
del lavado de residuos. No obstante la tostación genera dióxido de azufre (SO2),
no recuperable en pequeña o mediana escala, que contamina el ambiente por
ello normas de protección ambiental restringen su utilización.
La LB es una actividad biológica conocida desde la antigüedad por fenicios,
romanos, árabes y españoles, que la reportaron en la extracción de cobre en
agua de minas. En 1947 cuando T. ferrooxidans se aisló por primera vez del
drenaje de una mina de carbón bituminoso (Kashefi y col., 2001; Olson, 1991).
En España en 1950 se reportó la LB de minerales de cobre en una mina del Río
Tinto, hasta 1970 se confirmó que esto fue derivado de la actividad de
Thiobacillus sobre el SMBL (Lindstrom y col., 1993; 1992; Suzuki y col., 1990).
Cuando la microbiología avanzó, se reportó que Thiobacillus como es clave en la
recuperación de metales de valor comercial a partir de SMBL. Por ello existen
patentes de este proceso, incluso para minerales con metales radioactivos
(Ahonen y Touvinen, 1992).
2. Introducción
Esencial dentro del desarrollo energético de un país, la minería es
también una de las actividades industriales que mayor incidencia provoca
sobre el medio ambiente y la calidad de vida de las personas que habitan en las
zonas aledañas a una explotación. Con el fin de mitigar este impacto, se aboga
por la puesta en marcha de un nuevo modelo de gestión: la biominería.
Si bien algunas actividades mineras no pueden ser fácilmente reemplazables,
para muchos investigadores, esta alternativa cada vez puede ser más tomada
en cuenta. La idea es utilizar microorganismos en los diferentes aspectos de la
explotación de los minerales.
9

9. El proceso de tratamiento de los metales abarca desde la concentración de las
especies de interés (a través de la bioflotación), pasando por la recuperación de
los elementos presentes en ellas (biolixiviación y biooxidación), hasta su acción
en tareas de remediación ambiental.
Este avance tecnológico y ecológico propuesto gracias a la biotecnología viene
a acompañar la creciente resistencia popular a la instalación de minas
contaminantes, como fue el caso de los habitantes de varios países
latinoamericanos en contra de la explotación de oro en la región. Del otro lado,
las empresas solían argumentar que estudios de riesgo ambiental y la
aplicación de métodos preventivos o remediadores de las emisiones, desechos y
residuos, solían encarecer sustancialmente las operaciones, hasta hacerlas
inviables en muchos casos.
2.1 Biominería
El término se empezó a usar, en torno de uno de los metales cuyo uso
intensivo por la humanidad lleva más de 4000 años: el cobre, que tiene
múltiples aplicaciones, como la de ser conductor eléctrico. Este metal, debido a
su uso intensivo durante tantos años, pocas veces se encuentra en la
naturaleza bajo forma metálica; en general se lo localiza como parte de
diferentes minerales, como aquellos a los cuales está asociado el azufre
(sulfuros).
La explotación clásica de este tipo de minerales se realiza a través de la
pirometalurgia donde el mineral es tostado a altas temperaturas y
posteriormente reducido al metal (Fig.2.1.a). Esta metodología no sólo es
inviable económicamente para minerales con bajo contenido en metal, sino que
es altamente contaminante, ya que libera enormes cantidades de dióxido de
azufre, que es uno de los gases involucrados en la llamada "lluvia ácida".
10

10. Fuente: http://pirometarevista.blogspot.com/2007/11/la-pirometalrgia-en-el-cobre.html
Fig.2.1.a Proceso de extracción del cobre por Pirometalurgia.
El uso de metodologías que funcionen a bajas temperaturas y con soluciones
acuosas capaces de extraer el metal de los minerales -lixiviar- es claramente
preferible desde el punto de vista de su rentabilidad y de su impacto ambiental.
No obstante, hace algo más de medio siglo se descubrió que la hidrometalurgia
(como es llamado este último proceso) debería llamarse en realidad
11

11. biohidrometalurgia ya que se aislaron microorganismos cuya presencia se
mostró esencial para que el proceso de recuperación de cobre fuera eficaz.
En los primeros tiempos, una bacteria aeróbica llamada Acidithiobacillus
ferrooxidans (fig.2.1.b) fue identificada como la responsable de la actividad
lixiviante. El mecanismo de acción bacteriana consiste básicamente en
transformar sulfuros, que no se solubilizan en medios acuosos, en sulfatos que
se disuelven fácilmente en soluciones acuosas. La capacidad de aquella
bacteria para crecer en presencia de ácidos y de altísimas concentraciones de
metales, sumado a que no necesita fuentes orgánicas para procurarse carbono
y que crece a temperaturas moderadas, la hace ideal para los procesos de
recuperación de metales a partir de minerales.
Fuente: L.G. Leduc
Figura 2.1.b Acidithiobacillus ferrooxidans
Con el advenimiento de las nuevas técnicas de la biología molecular, se ha
comprobado que existen varias decenas de otras bacterias y de arqueas
asociadas al proceso en el cual interviene el Acidithiobacillus ferrooxidans. Por
este proceso, también es posible recuperar otros metales como cobalto, níquel,
cinc, entre muchos otros. La aplicación comercial de esta metodología -
biolixiviación- suele hacerse regando "pilas" (acumulaciones de mineral
previamente triturado) con soluciones de ácido sulfúrico; las bacterias
12

12. existentes en los minerales liberan al metal del mineral que finalmente es
recuperado a partir de las soluciones que emergen de la parte inferior de la
pila.
El cobre es el metal que se recupera en mayor medida por esta metodología.
Chile es el mayor exportador mundial de cobre y obtiene aproximadamente el
30 por ciento por biolixiviación (CIMM, 2010). De todos modos, la más
importante aplicación comercial de la biominería es la biooxidación. Este
proceso es aplicable a minerales refractarios de oro en los cuales éste se
encuentra incluido dentro de una matriz mineral de sulfuros, lo cual dificulta
su posterior recuperación.
La acción de las bacterias elimina esta matriz liberando al oro y haciendo así
más eficaz su recuperación y con una marcada disminución del gasto en
cianuro que, en caso contrario, es consumido por hierro y cobre que suelen
estar presentes en la matriz de sulfuros. "La biooxidación se realiza
frecuentemente en grandes tanques agitados a los cuales se agregan los
microorganismos, las soluciones acuosas, con un mínimo de sales requeridas
por los microorganismos, y el mineral. Posteriormente, el mineral es expuesto a
cianuraciones para lixiviar el oro", explicó Donati.
Los procesos biológicos que en conjunto se denominan biorremediación, son de
variada naturaleza; los más relevantes son la bioprecipitación -formación de
compuestos no solubles entre metales y metabolitos generados por ciertos
microorganismos- y liosorción -retención de los metales a diferentes partes de
los microorganismos a través de diferentes fenómenos.
13

13. Obviamente, también pueden utilizarse para el tratamiento de contaminaciones
con metales generados en otros procesos industriales. Donati concluye
observando que, en forma simultánea o independiente a la biorremediación, es
posible utilizar plantas para la estabilización o la extracción de metales desde
suelos contaminados, tecnología conocida como fitorremediación.
3. Minerales cupríferos
La complejidad de los procesos geológicos que ocurren en la corteza
terrestre, hacen que la distribución de los elementos químicos sea heterogénea,
generando su enriquecimiento o empobrecimiento. Estos fenómenos pueden
originar la concentración selectiva de ciertos elementos en determinadas zonas,
con valores que superan la media respecto a la distribución normal de los
elementos en la corteza terrestre. A estas zonas de concentración se les conoce
como yacimientos de mineral.
El origen de los yacimientos de cobre se asocia al magma que asciende
introduciéndose en las capas superiores de la corteza, en forma de intrusivos.
Este ascenso se relaciona a los diferentes fenómenos que han ocurrido en la
corteza desde millones de años atrás, como el fluido de aguas termales y el
movimiento de la placa oceánica –Nazca- bajo la continental –Sudamericana-. A
partir de estos procesos geológicos se irán formando dos tipos de material
mineralizado para los yacimientos de cobre: los sulfuros y los óxidos.
14

14. Inicialmente los minerales se encuentran como sulfuros en las capas
profundas de la corteza, al ascender, y debido a la acción del oxígeno
atmosférico, se produce una oxidación de estas especies, formando una capa
de mineral oxidado, lo que explica que este mineral se encuentre a un nivel
más superficial que los sulfurados.
Bajo la capa de mineral oxidado se encuentra una zona llamada secundaria o
Supérgeno, donde los minerales sulfurados han sido alterados por efecto de la
circulación de aguas superficiales, lo que produce la disolución de algunos
minerales, generando a la vez el enriquecimiento de sulfuros y con ello el
aumento del contenido de cobre. La zona más profunda del yacimiento donde
se preservan las características de su formación original, se ubica por debajo
de la zona secundaria y se llama zona primaria de sulfuros o hipógena. Los
minerales asociados a estas zonas se llaman minerales secundarios y primarios
respectivamente de este modo, el cobre se encuentra asociado
mayoritariamente a minerales sulfurados, y en una menor parte a minerales
oxidados. Para su extracción desde los minerales que lo contienen y, debido a
que los minerales sulfurados y oxidados tienen características distintas, se
requieren procesos productivos diferentes.
15

15. 3.1 Recursos y reservas minerales de cobre
La explotación del cobre en Latinoamerica comenzó desde tiempos
inmemorables, pero siempre a pequeña escala. La explotación más industrial
comenzó con la llegada del siglo XIX, estimulada por la apertura de la
economía intercontinental debido a los avances de la Revolución Industrial.
La producción de cobre se había basado hasta entonces, sólo en el
procesamiento de minerales con una ley alta de corte, y los minerales bajo esta
ley eran acumulados cerca de los yacimientos, al igual que los residuos de
flotación o relaves.
Estos recursos minerales, debido a las grandes cantidades acumuladas junto
con su contenido de cobre, comenzaron a ser considerados como una
alternativa atractiva de reservas minerales las que podían ser aprovechadas
económicamente.
En el caso de los sulfuros de cobre, la existencia de importantes recursos de
baja ley, remanentes de la explotación de minerales más ricos, sumado a los
primeros indicios de agotamiento de las reservas minerales oxidadas, impulsó a
los investigadores a buscar técnicas rentables y eficientes de recuperación del
cobre. Esto los llevó a encontrar que ciertas bacterias catalizaban la lixiviación
de los minerales sulfurados, haciendo rentable su procesamiento.
La utilización de estas bacterias se justifica cuando el mineral sulfurado de un
yacimiento cuprífero es de baja ley o tiene menos de un 0,5% de cobre,
situación en la que el proceso productivo tradicional de pirometalurgia deja de
ser rentable, y se buscan nuevos procesos, más baratos y eficientes. (CIMM,
2005).
16

16. 3.2 Proceso productivo del cobre
De acuerdo con las características químicas de los minerales de cobre,
las empresas mineras desarrollan tecnologías y procesos diferenciados para la
recuperación de cobre a partir de minerales oxidados y sulfurados. Sin
embrago, entre ambos procesos productivos existen algunas etapas en común:
 Recurso: tonelaje o volumen de roca o mineralización o mineral de interés
económico cuyos límites, contenidos, evidencia, continuidad geológica y
otras características de cantidad y calidad son conocidas con un grado
sustentado de nivel de confiabilidad (Jara, J.J. 2008).
 La viabilidad es una “Porción del recurso” que sometido a estudios técnico-
económicos específicos, involucrando continuidad, distribución y extensión
de la mineralización, leyes, método de exploración, dilución, procesos
metalúrgicos, recuperación, infraestructura, consideraciones ambientales,
costos operacionales y costos de capital, demuestran la justificación de su
extracción en un período determinado y bajo condiciones bien definidas
(Jara, J.J. 2008).
 Estos procesos se encuentran enmarcados en la metalurgia extractiva, que
estudia los métodos químicos necesarios para tratar una mena mineral o un
material que se va a reciclar de tal forma que se pueda obtener, a partir de
cualquiera de ellos, el metal, más o menos puro, o alguno de sus
compuestos.
17

17.  Los minerales oxidados son explotados principalmente a rajo abierto por
encontrarse más cercano a la superficie, y luego son triturados en varias
etapas de chancado (generalmente tres) con el objetivo de liberar la especie
mineral de interés, en este caso el óxido de cobre, y lograr un tamaño
uniforme de partícula de hasta ½ pulgada. En la etapa de aglomeración,
una mezcla de agua y ácido sulfúrico se aplica al mineral que puede estar
en una correa transportadora o en un tanque agitador, haciendo que los
finos se adhieran a los gruesos.
Las partículas de menor tamaño segregan y forman áreas ciegas que
disminuyen la percolación, aumentan el tiempo de lixiviación y con ello el
consumo de reactivos, razones por las que es importante preparar el
material mineralizado, a modo de asegurar su permeabilidad para la
lixiviación. La lixiviación es un proceso de la hidrometalurgia, en el cual se
aplica una solución de ácido sulfúrico y agua al mineral, lo que cambia las
condiciones de acidez disolviendo rápida y selectivamente el cobre con lo
cual se separa del mineral.
 La solución de lixiviación que contiene el cobre disuelto como sulfato de
cobre o PLS –Pregnant Liquour Storage- es desarenada y conducida a una
planta de extracción por solvente o SX –Solvent Extraction-. Con la
extracción por solvente se logra la recuperación selectiva del cobre, su
purificación y concentración, mediante la extracción de los iones de cobre
con un solvente orgánico, que luego es tratado con una solución acida en la
que se recupera el “Finos”, se refiere a partículas de granulometrías
inferiores a 0,1- 0,15 milímetros. “Gruesos”, por su parte, se refiere a
partículas de granulometría menor a 38 milímetros.
18

18. 4. Biotecnología en el proceso productivo del cobre
El Convenio sobre la Diversidad Biológica de las Naciones Unidas (1992)
define Biotecnología como “toda aplicación tecnológica que utilice sistemas
biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación
de productos o procesos, para usos específicos” (CNDBT, 2003b).
La Biotecnología presenta la ventaja de ser una tecnología específica que
permite elegir el campo de aplicación más apropiado a las necesidades y
requerimientos del país. Así en el sector minero, la aplicación biotecnológica
con más inmediata utilidad es el trabajo con bacterias que participan en la
biolixiviación de minerales con contenido de cobre. (CNDBT, 2003)
La rama de la biotecnología que busca el estudio y la aplicación del potencial
Económico, de las interacciones entre el mundo microbiano y el reino mineral,
se llama biohidrometalurgia, un subcampo de la hidrometalurgia.
Esta disciplina se preocupa de dos temas, como son la recuperación de metales
por tecnologías de biolixiviación; y la neutralización y purificación de aguas
provenientes de los procesos mineros por medio de tecnologías de
bioremediación. El objeto de este estudio es el campo de la recuperación de
metales, por ello solo será analizada la tecnología de biolixiviación.
La palabra biohidrometalurgia significa: “bio” porque usa microorganismos
como bacterias y arqueas, “hidro” por llevarse a cabo en medio acuoso y
metalurgia que es la ciencias que se ocupa de la producción de metales y el
tratamiento de materiales y soluciones que contengan metales.
19

19. 5. Minerales sulfurados
En el caso de minerales sulfurados se realiza explotación subterránea
por la profundidad de los yacimientos y también a rajo abierto para los
minerales que se encuentran más cercanos a la superficie. Al igual que para
los minerales oxidados, se hacen varias etapas de chancado y además la etapa
de molienda donde se reduce el tamaño de las partículas de mineral hasta un
máximo de 0,18 mm. El menor tamaño de mineral para los sulfurados se debe
a que las partículas deben ser livianas para el proceso de flotación. En la
flotación se logra separar el cobre de la ganga, al agregar reactivos que
favorecen la adherencia del cobre a burbujas de aire que emergen desde el
fondo de una piscina de flotación y la rebasan para luego ser recuperado y
secado, antes de ser llevado a la fundición.
La fundición es un proceso pirometalurgico, en el que el concentrado de cobre
pasa del estado sólido al líquido en hornos a 1.200°C, provocando que los
elementos más livianos queden en la parte superior del fundido – llamado
escoria-, y los pesados como el cobre, se concentren en la base. De la fundición
se obtienen ánodos de cobre, que son refinados o purificados por un proceso de
electrorrefinación en el que se aplica corriente eléctrica. Se utilizan ánodos de
cobre que son consumidos en la reacción, por lo que deben ser repuestos
constantemente y cátodos de cobre puro reutilizables, sobre los que se forman
los nuevos cátodos de alta pureza (Víves, H. 2009).
En la actualidad, la hidrometalurgia (fig.5) es aplicada a ambos minerales. El
inconveniente es que para los minerales sulfurados la cinética de disolución es
mucho más lenta que la de minerales oxidados. Por lo tanto, no basta sólo una
solución ácida para lograr su disolución, por fuerte que ésta sea, sino que
también se requiere un catalizador de la reacción, rol que asumen las bacterias
al aplicar la biotecnología para la extracción del cobre, en un proceso llamado
biolixiviación.
20

20. Fuente: UNCTAD
Figura 5. El proceso de la hidrometalurgia.
6. Características de la tecnología de biolixiviación
6.1 Definición de biolixiviación
La biolixiviación es un proceso en el cual se emplean microorganismos para
disolver los minerales, liberando un metal de valor presente en un mineral o en un
concentrado, que con métodos convencionales sería muy difícil de extraer. La
biolixiviación es el proceso convencional de lixiviación, catalizado biológicamente
pero aplicado a los minerales sulfurados, ante la necesidad de aumentar la
cinética de su disolución. De esta manera la biolixiviación es un proceso químico,
mediado por el agua y oxígeno atmosférico y un proceso biológico, mediado por
microorganismos.
21

21. La biolixiviación generalmente se refiere a la tecnología de biominería aplicada
a metales base. Los metales base son los metales relativamente fáciles de
oxidar o corroer y en el área industrial se refiere a los metales no-ferrosos, que
incluye prácticamente a todos los metales a excepción del mismo hierro y su
aleación, el acero. A escala comercial la biolixiviación es aplicada para la
recuperación de cobre y uranio por lixiviación y de oro mediante un
pretratamiento de minerales refractarios, que recibe el nombre de biooxidación.
La tecnología de biolixiviación también ha sido probada en laboratorios para
sulfuros de cobalto, galio, molibdeno, níquel, zinc y plomo (Brierley J.A.,
2001).
6.2 Características de los microorganismos utilizados
6.2.1 Características de los microorganismos utilizados
Las bacterias que intervienen en los procesos de lixiviación son
generalmente autrótofas, aeróbicas y quimiosintéticas. Esta última
característica, las hace capaces de oxidar minerales para producir el ión férrico
y ácido sulfúrico, necesarios para las reacciones de biolixiviación. El ión férrico,
es un agente fuertemente oxidante, que permite oxidar los minerales de sulfuro
de cobre a sulfato de cobre que es soluble. Debido a esto, también se les llama
microorganismos sulfo y ferro-oxidantes.
Su capacidad autótrofa les permite sintetizar sus componentes celulares a
partir de compuestos inorgánicos, como la fijación del CO2 de la atmósfera. Se
alimentan de los minerales de los que obtienen energía y realizan esta tarea
como parte de sus procesos metabólicos. También se caracterizan por ser
organismos que viven en condiciones extremofilas.
22

22. Son organismos capaces de sintetizar todas las sustancias esenciales para su
metabolismo a partir de sustancias inorgánicas, de manera que para su
nutrición no necesitan de otros seres vivos.
Todas estas características les confieren la clasificación de bacterias y arqueas
Quimilitoautotróficas ferro-sulfo oxidantes. Uno de sus principales exponentes
es la bacteria Acidithiobacillus ferrooxidans, aislada por primera vez desde las
aguas de una mina de carbón, cuyo descubrimiento se dio a conocer en 1947
(Colmer, A.R. y Hinkle, M.E, 1947). Así fue como se encontró la primera
bacteria identificada capaz de lixiviar el cobre.
La Acidithiobacillus ferrooxidans (Fig.6.2.1), ha sido la bacteria más estudiada
para biolixiviación y por consiguiente de la que existe mayor información, sin
embargo existen otros microorganismos identificados que solubilizan minerales
sulfurados.
Fuente: www.blogodisea.com
Figura 6.2.1. Colonia de Acidithiobacillus ferrooxidans
23

23. 6.2.2 Diversidad de microorganismos en un sistema de biolixiviación
En los ambientes naturales asociados a la minería, es posible encontrar
una variedad de microorganismos como bacterias y arqueas, pero en su
mayoría bacterias, cuya población se encuentra fuertemente influenciada por
la temperatura a la que están expuestas así como por los nutrientes presentes.
La temperatura en los sistemas industriales no supera los 45°C y en esta
situación es posible encontrar bacterias de las especies Acidithiobacillus
ferroxidans (A.f.), Acidithiobacillus Thioxidans (A.t.) y Leptobacillus ferroxidans
(L.f) que son las más prevalentes. Respecto a los nutrientes, en un medio con
ión ferroso es común encontrar A.f., y en su ausencia predomina la A.t. y la L.f.
La presencia de determinadas especies de bacterias dependerá del mineral
biolixiviado, por lo que las condiciones óptimas de operación podrían no ser
exactamente las mismas para todos los recursos mineros, para ello es
importante conocer su composición mineralógica (Vásquez, L. M., 1997).
Cada especie de bacteria tiene distintos requerimientos de nutrientes como
fuentes energéticas, por lo que una mezcla de bacterias podría resultar más
beneficiosa que una especie pura, en la biolixiviación de un mineral. Así por
ejemplo los compuestos que no son oxidados por una especie, pueden ser
oxidados por la otra, evitando una acumulación que podría resultar tóxica.
24

24. 6.2.2.1. Bacterias lixiviantes de minerales.
T. thiooxidans (Fig.6.2.2.1) es una bacteria Gram negativa
quimiolitotrofica obligada, cosmopolita. Existe información sobre técnicas de
aislamiento e identificación (Brigmon y col, 1995). Además su potencial en
biohidrometalurgía para la extracción de minerales de: cobre, oro, plata, uranio
y radio, se limita por inhibición por metales que lixivia (Goebel y Stckebrandt,
1994; Bronwyn y col, 2000). Otras especies de Thiobacillus son sensibles a la
acidez como T. thioparus y T. novellus no oxidan azufre elemental, pero si sus
sales además de compuestos orgánicos como la glucosa.
Fuente: http://www.mnc.toho-u.ac.jp/v-lab/onsen/ons-bse/biseibut/img/050210-1.jpg
Figura 6.2.2.1 T hi ob a ci l l us t hi oo xi d a n s
T. denitrificans crece en anaerobiosis con nitrato como aceptor final de
electrones. T. ferrooxidans oxida sales de azufre con hierro, T. novellus es
quimiolitotroficó facultativo con un pH óptimo de crecimiento de 7.0.
T. thiooxidans y T. ferrooxidans crecen a pH de entre 2.0 y 3.5, T. denitrificans,
T. thioparus y T.novellus de entre 7.0 y 7.3 (Groudev y Groudeva, 1993).
25

25. 6.2.2.2. Thiobacillus spp y bacterias lixiviantes de minerales
Las técnicas de aislamiento para Thiobacillus y
las herramientas moleculares revelan su distribución en ambientes de mina y
suelo. Existen otros procariotes que lixivian SMBL, investigación "in situ" en
minas para extracción de oro generan resultados similares Thiobacillus
(Kanishi y Sataru, 1992), estas bacterias nativas de minas, toleran
concentraciones subletales del metal que lixivian, de esa forma aumentan el
rendimiento del metal que se extrae sin elevar el costo del proceso, es
ambientalmenteseguro, investigación sobre la ecología de éstas bacterias las
clasifica en base a su temperatura de lixiviación de SMBL. Se reporta que
bacterias termófilas y mesófilas lixivian minerales "in situ" en minas para la
extracción oro en Sudáfrica (Lovley, 2000; Olson, 1991). De la naturaleza es
posible aislar archeabacteria hipertermofilas y adaptadas a elevada
temperatura para la LB de SMBL con cobre, plata y oro, y aquellas bacterias
empleadas donde la temperatura es un factor limitante para la extracción de
metales (Golovacheva et al, 1992).
El siguiente esquema (Esq.6.2.2.2) muestra las principales características
fisiológicas y bioquímicas de Thiobacillus requeridas para su explotación
(Lópezarchilla y Amils, 19943), T. ferrooxidans crece por oxidación de ión
ferroso y azufre inorgánico forma sulfato como producto derivado del ácido
sulfúrico y asimila CO2 como fuente de carbono, su morfología es semejante a
T. thiooxidans, no oxida el ión ferroso, ni lixivia SMBL insolubles.
Las variables fisiológicas del cuadro 1 se adaptan para optimizar la actividad
lixiviante de T. ferrooxidans en función del mineral (Lloyd y Macaskie, 2000).
26

26. Esquema 6.2.2.2. Condiciones de crecimiento para el cultivo de
Thiobacillus ferrooxidans y archeabacterias adaptables al mineral
sulfurado concentrado refractario.
Variable Valor recomendado
Temperatura 35o C, 100° C*
Potencial de hidrógeno (pH) 2.3
Eh -500 mV
Concentración del ión ferroso 10 g-1
(Fe2+) 10-25
Concentración sulfuro metálico 5-7 % (v/v)
(%) (NH4)2SO4 3.0 g-1 (p/v), inclusive N2
Densidad de inóculo bacteriano (molecular)
Fuente de Nitrógeno (N) CO2 0.2% (v/v), inclusive carbonatos.
Fuente de Carbono (C) O2 intensivo.
Fuente de Oxígeno Azufre mineral, con tamaño menor que 32
Fuente de energía y/ó azufre micras
Fuentes: Tuovinen et al., 1994,1991; Kashefi y Lovley, 2000.
6.2.2.3. Fuente de carbono, energía y nitrógeno para Thiobacillus.
Esta especie utiliza como fuente de energía para crecer la oxidación de
compuestos reducidos de azufre, que incluye el ión ferroso soluble y cobre
(Mossman et al., 1999).
27

27. 6.2.2.4. Composición química del medio de cultivo para Thiobacillus.
T. ferrooxidans fija de dióxido de carbono o carbonatos, para suplir
su demanda de carbono, común en quimiolitotroficos por inyección
de aire para proveer de CO2 y O2. La demanda de nitrógeno se satisface con N o
con formas reducidas de N como amonio y/o nitratos incluye N2 (Harvey y
Crundwell, 1997; Suzuki et al., 1990).
6.2.3 Cultivo de microorganismos
Bacterias y arqueas, son organismos “procariontes” o carentes de núcleo
y unicelulares, pero con diferencias tan fundamentales a nivel molecular, que
se clasifican en grupos distintos.
El remanente de la explotación del mineral de mayor ley y los relaves de
flotación quedan cerca de los yacimientos, expuestos a las condiciones
ambientales, lo que crea un ambiente propicio para el desarrollo de
microorganismos. De los drenajes ácidos que se generan naturalmente, se
puede aislar microorganismos para su cultivo en laboratorio ya sea una especie
en particular o una comunidad. Sin embargo, existe consenso en que los
métodos que utilizan cultivo son inadecuados para estudiar la composición
microbiana de una comunidad, pues solo permiten observar una pequeña
fracción de los microorganismos que crecen en el sistema natural. El cambio de
medio distinto al original, hace que los cultivos sean selectivos y con ello se
subestime el número y variedad de microorganismos de una muestra (Vasquez,
L. M., 1997).
28

28. Para estudiar los microorganismos presentes en el medio natural, últimamente
se ha optado por el análisis de ADN extraído directamente del sistema, lo que
es independiente de la facultad del microorganismo para crecer en un medio de
cultivo (Vasquez, L. M., 1997). Tarea que se ve facilitada por la existencia y
disponibilidad del secuenciamiento del código genético de las especies
bacterianas lixiviantes.
6.2.4 Factores que afectan el desarrollo bacteriano.
El papel que juegan los factores ambientales, biológicos y fisicoquímicos,
sobre el crecimiento y desarrollo de las bacterias es fundamental en el
rendimiento de la extracción de metales por biolixiviación. El control de estos
factores es muy importante para asegurar las condiciones óptimas de pH,
humedad, temperatura, nutrientes, fuentes de energía que deben existir junto
con la ausencia de inhibidores, que permitan obtener el máximo rendimiento
de cobre.
Los factores que influyen en la respuesta de los microorganismos encargados
de la biolixiviación según Pradhan et al. (2008) y el ITGE (1991) son:
 pH: Son bacterias acidófilas, es decir crecen en medios ácidos, siendo
incapaces de desarrollarse a un pH mayor de 3.0. El pH define que
especies de bacterias se desarrollarán en el medio
 Oxígeno y dióxido de carbono: Como la mayoría de las bacterias
lixiviantes en la naturaleza son aeróbicas, necesitan un ambiente con
oxígeno para sobrevivir. El aire aporta el oxigeno (O2) y dióxido de
carbono (CO2) necesarios para la lixiviación, por lo que es importante
asegurar la aireación independiente de la tecnología utilizada.
29

29. El oxígeno es utilizado como oxidante por los microorganismos en
ambientes de estrés. Un cultivo es un conjunto de microorganismos a los
que se les ha hecho crecer deliberadamente en un determinado medio y a
escala de laboratorio (ITGE, 1991). El dióxido de carbono es utilizado
como fuente de carbono para la fabricación de su arquitectura celular o
generación de biomasa.
 Nutrientes: como todos los seres vivos estos microorganismos requieren
de fuentes nutricionales para su óptimo desarrollo, que pueden obtener
del mismo mineral, como amonio, fosfato, azufre, iones metálicos (como
Mg+), etc. El magnesio, es necesario para la fijación de CO2 y el fósforo es
requerido para el metabolismo energético.
 Fuente de Energía: los microorganismos utilizan como fuente primaria de
energía el ion ferroso y el azufre inorgánico. En la lixiviación de mineral
el ión ferroso (Fe+2) es producido biológicamente, por ello no es necesario
añadirlo.
 Luz: la luz visible y la no filtrada tienen un efecto inhibitorio sobre
algunas especies de bacterias, pero el hierro ofrece alguna protección a
los rayos visibles.
 Temperatura: Los microorganismos se clasifican según el rango de
temperatura en el cual pueden sobrevivir. Así las mesófilas sobreviven en
un rango óptimo de 30-40°C, las moderadamente termófilas a una
temperatura cercana a los 50°C, y las extremadamente termófilas sobre
los 65°C. Si la temperatura del medio en que se encuentren los
microorganismos es menor a 5°C, se vuelven inactivos volviendo a
cumplir su función si aumenta la temperatura, pero si la temperatura
del medio sobrepasa el óptimo, los microorganismos se mueren.
30

30. Es importante considerar que la reacción de oxidación de los minerales
sulfurados es exotérmica, es decir libera calor al medio lo que produce el
aumento de la temperatura. La posibilidad de controlar la temperatura
dependerá del diseño de la tecnología de biolixiviación ocupada, por
ejemplo sería más difícil el control en una pila que un tanque agitado.
 Presencia de Inhibidores: durante el proceso de biolixiviación, se van
acumulando metales pesados como zinc, arsénico y hierro en la solución
de lixiviación, y en ciertas concentraciones resultan tóxicos para los
microorganismos. Estas concentraciones tóxicas se pueden disminuir al
diluir la solución lixiviante.
 Potencial redox (Eh): La oxidación de las especies reducidas depende del
movimiento o transferencia de electrones, por lo tanto influye en el
metabolismo de la bacteria. De esta manera, la medida del potencial es
un indicador de la actividad microbiana, mientras mayor sea el potencial
medido, mayor será la actividad microbiana. El potencial óptimo es de
600 a 800 mV (miliVolt).
 Tamaño de partícula: a menor tamaño de la partícula de mineral, mayor
es el área de contacto que tiene el microorganismo, haciendo más
efectiva la lixiviación.
31

31. 7. Mecanismos
7.1 Extracción de metales por lixiviación bacteriana.
Los metales se liberan del mineral por solubilización con el ácido
sulfúrico derivado de la oxidación del azufre en la membrana Thiobacillus, al
igual que la del hierro, al igual que en los minerales de uranio que existen
como óxidos insolubles aunque no se sabe a detalle el mecanismo de la LB; el
uranio se asocia a pirita y se disuelve por actividad indirecta de Thiobacillus al
formar sulfato férrico, como se expresa en la siguiente ecuación. El sulfato de
uranio se recupera de la solución lixiviante por intercambio iónico o con
solventes orgánicos (Tuovinen et al., 1991).
Bacteria
UO2 + Fe2(SO4)3 UO2SO4 + 2FeSO4
7.2 Mecanismo directo de biolixiviación bacteriana por Thiobacillus.
Existen bacterias quimiolitotróficas oxidan directamente minerales
sulfurados concentrados. Investigación por microscopio electrónica de
transmisión y barrido revela que estas bacterias se adhieren a la zona de
concentración del azufre (Fig.7.2 a) para usarlo como fuente de energía y
generan el MPS con el que se asegura la unión física cápsula-mineral para la
oxidación del azufre inorgánico que produce el ácido sulfúrico, en consecuencia
se causa la solubilización del metal del mineral y la desintegración de
su estructura cristalina. (Mossman et al., 1999).
32

32. Estas observaciones al microscopio electrónico probaron que Thiobacillus
disuelve la superficie del cristal del mineral en la zona de concentración del
azufre. Se sabe que la naturaleza química de cápsula de Thiobacillus es clave
cuando atacan SMBL pues durante está acción se sucede simultáneamente la
oxidación del hierro y el azufre. Se sabe que Thiobacillus oxida hidróxidos
metálicos mediante dos mecanismos para solubilizar el mineral sulfurado de
baja ley. Una implica el ciclo férrico-ferroso o mecanismo indirecto. La otra
depende del contacto físico bacteria-cristal del mineral independiente del ciclo
férrico-ferroso. Los SMBL se solubilizan por la oxidación de Thiobacillus en
ausencia de ión férrico aerobiosis estricta (Arredondo et al., 1994; Blake et al.,
1994; Goebel y Stckebrandt, 1994).
Fuente:http://2.bp.blogspot.com/_d8SAYm_Eelk/S9ocWdnQLjI/AAAAAAAAACU/s_zzJvtqP44/
s1600/T_ferrooxidans.gif
Fig.7.2 a Thiobacillus adherida a una zona de concentración de azufre.
Investigación reciente sugiere que Thiobacillus oxida paralelamente el azufre y
el hierro reducido ello facilita la lixiviación del metal de interés. Se reporta que
Thiobacillus detecta el lugar exacto de oxidación y por quimiotaxis se dirige a
ese sitio donde se concentra el azufre del mineral. Por la oxidación del sulfuro
causa perforaciones en la superficie del cristal del SMBL cuya profundidad
depende del mineral y varia de acuerdo con su composición química.
33

33. El proceso se resume como sigue:
a) Oxidación de Fe2+ a Fe3+ (ferroso a férrico) para la síntesis de energía.
b) Solubilización del azufre de la superficie del mineral por el ácido sulfúrico
derivado de su oxidación para mantener su crecimiento.
c) Unión directa de la bacteria con la superficie del mineral sulfurado.
La actividad de Thiobacillus sobre la superficie de la pirita (Fig.7.2 b) se explica
en las siguientes reacciones:
FeS2 + 3½ 02 + H20 FeS04 + H2SO4
Bacteria
2FesO4 + ½ 02 + H2SO4 Fe(SO4)3 + H20
FeS2 + 302 +2H2O 2H2SO4 + 2S
Bacteria
2S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4 (Reacción 1)
Fuente: http://3.bp.blogspot.com/_pO6_LWzFSx4/S1T0tHoATkI/AAAAA/s320/thiobacilus.jpg
Figura 7.2 b Actividad de Thiobacillus sobre la superficie de la pirita
34

34. Mientras que la actividad quimiolitotrofica de Thiobacillus sobre la calcopirita
se expresa:
Bacteria
2CuFeS2 +8 ½ O2 + H2SO4 2CuSO4 + Fe(S04) + H2O
CuFeS2 + 2Fe2(SO4)3 CuSO4 + 5FeSO4 + 2S (Reacción 2)
El sulfuro (S=) producido por Thiobacillus durante la lixiviación de la pirita
(reacción 2), se oxida por la bacteria y libera ácido sulfúrico (reacción 1). Se
conoce el papel catalítico de Thiobacillus en está transformación del SMBL. La
actividad de los metabolitos derivados de la oxidación del azufre requiere un
número suficiente de Thiobacillus en la superficie del SMBL (Zagury et al.,
1994)
7.3 Mecanismo indirecto de minerales por Thiobacillus.
El sulfato férrico en solución y la concentración de oxígeno son básicos
en la SMBL por Thiobacillus como: galena (PbS), calcopirita (CuFeS2), bodrnita
(Cu5FeS4) y esfalerita (ZnS), pirita, marcasita (Fe2S), covelita (CuS), calcocita
(Cu2S) y molibdenita (MoS2) como lo reportan Tuovinen et al., (1991). En
general se reporta que el ión férrico sólo ó en mezcla es la especie química de la
lixiviación de SMBL por Thiobacillus. El ión férrico influye indirectamente actúa
sobre SMBL. Las reacciones siguientes representan el mecanismo en fases
aeróbica/anaeróbica por Thiobacillus en minas (Ahonen y Tuovinen, 1992).
(Aeróbica) MeS + 2Fe3+ + H2 + 202 Me2+ + 2Fe2+ + S04 = 2H+
(Anaeróbica) Fe(S04)3 + FeS2 3FeS04 + 2S
35

35. Cuando Thiobacillus oxida el ión ferroso a férrico es cíclico por: 1) la interacción
del ión férrico con SMBL y 2) Por regeneración del ión férrico a ferroso por el
ácido sulfúrico liberado, disminuye el pH el ión férrico se reduce a ión ferroso
para mantener el ciclo en acidez extrema (Fowler y Crundwell, 1998).
7.4 Lixiviación Bacteriana de CuFeS2.
Thiobacillus lixivia directa e indirectamente minerales por reducción de
ión férrico. Normalmente ambos fenómenos son simultáneos en la naturaleza.
De los minerales los de cobre la calcopirita se lixivia biológicamente. Se reporta
que T. ferrooxidans oxida cobre monovalente el hierro y el azufre. La bacteria
oxida directamente estos elementos que son parte de la calcopirita con valencia
reducida con hierro ferroso o sulfato ferroso. Thiobacillus oxida hierro ferroso y
azufre elemental, durante la fase inicial de la oxidación consume sulfato y el
pH aumenta lo que provoca la precipitación del sulfato férrico y las sales de
cobre como la anterita.
El sulfato férrico se disocia en una reacción lenta secundaria el hierro forma
compuestos como la jarosita con la regeneración del sulfato de acuerdo con la
siguiente reacción:
2Fe2(SO4) + 12H2O 4Fe(OH)3 + 6H2SO4
36

36. La lixiviación de calcopirita por T. ferrooxidans para lixiviar cobre en columna
es pobre en condición estática con una recuperación del 25% en 60 días, un
40% en 70 días, del 60% en 470 días. Amaro recobro un 45% de cobre de
calcolpirita en condición estática, en agitación se recuperó 35% en 33 días, del
72% al 100% en 12 días, el 59% en 5 días, el 60% en 4 días, el 79% en 6 días,
el 50 al 60% de cobre de calcopirita en 4 a 6 días en un tanque con oxigenación
continua lo, que muestra que una elevada tensión de oxigeno en el bioreactor
es necesaria para máxima extracción de metales (Amaro y col, 1994).
8. Tecnologías de Biolixiviación
Las diferencias entre las tecnologías de biolixiviación dependen del lugar
de aplicación, la metodología ocupada, la ley de cobre y el tamaño de partícula
del mineral, principalmente. Una categorización amplia según Brierley (2008),
es la separación de las tecnologías según el método en que se basan para hacer
la lixiviación. En este como los procesos de lixiviación basados en el riego y los
basados en la agitación.
8.1 Ventajas y desventajas de su aplicación
El uso de estas especies de bacterias a nivel industrial está asociado
directamente a su capacidad de crecimiento en medio ácido (carácter acidófilo),
a los escasos requerimientos de nutrientes e infraestructura necesarios, debido
a que no requieren fuentes orgánicas de energía ni mantenimiento de
temperaturas elevadas.
37

37. Otras ventajas de la tecnología microbiana sobre los métodos convencionales
son:
- Requiere poca inversión de capital, ya que las bacterias pueden ser aisladas a
partir de aguas ácidas de minas.
- Presenta bajos costos en las operaciones biohidrometalúrgicas, en
comparación con los procesos convencionales.
- No se emiten gases ni polvo, lo que produce un impacto ambiental varias
veces inferior a la tecnología clásica de pirometalurgia, que genera emisiones
con altos contenidos de dióxido de azufre (SO2) y arsénico (As), por el
tratamiento de sulfuros en fundiciones.
- Permite ahorrar en tecnología de abatimiento, como sistemas o chimeneas de
alto costo, al bajar los índices de azufre y arsénico asociados a hornos de
fundición.
- Permite el tratamiento de los recursos y reservas crecientes de minerales con
baja ley de cobre que no pueden ser económicamente procesados por los
métodos tradicionales.
- Se pueden tratar concentrados que contengan altos niveles de metales con
efectos negativos para la fundición de cobre como de zinc.
- La acción de las bacterias permite lixiviar los minerales sulfurados a
temperatura y presión ambiente en la presencia de oxígeno, obtenido del aire.
38

38. - Durante el proceso se genera parte del ácido y el calor requeridos en la
lixiviación. El ácido se genera como producto de las reacciones de oxidación y
el calor se libera por la oxidación de la pirita, a veces presente en la matriz de
mineral, lo que aumenta cerca de 7°C la temperatura en el medio.
- Los microorganismos crecen y se reproducen sin la necesidad de adicionar
una fuente de carbono, pues la obtienen del dióxido de carbono del aire.
Entre las desventajas propias de la tecnología aplicada son los impactos
ambientales que esto genera, reflejado en la alta producción de ácido por parte
de las bacterias (en particular contaminando fuentes de aguas subterráneas).
Este hecho, junto con la búsqueda por hacer más eficientes los procesos de
biolixiviación, ha impulsado la búsqueda de soluciones a nivel genético de la
bacteria.
- A bajas temperaturas la acción de las bacterias disminuye y con ello la
recuperación de cobre. Sería necesario invertir en un sistema que pueda
aumentar la temperatura en la matriz de mineral, para garantizar
recuperaciones mayores de cobre.
- Los tiempos para una recuperación significativa de cobre, son más largos
para metodologías menos controladas, como la biolixiviación en botaderos.
- Es importante controlar variables como la temperatura, aireación, pH,
tamaño de partículas, para asegurar las condiciones óptimas de
funcionamiento de las bacterias, pero esto resulta difícil en metodologías de
mayor envergadura como los botaderos y las pilas.
39

39. 8.2 Procesos basados en el riego
8.2.1 Biolixiviación en pilas
Esta tecnología se puede procesar material recién extraído de la mina y
mineral chancado, minerales de ley intermedia, sulfuros secundarios y
primarios. La extracción de cobre desde minerales secundarios de cobre, como
la calcocita (Cu2S) y la covelina (CuS), por biolixiviación en pila es ampliamente
practicada en todo el mundo.
Generalmente las pilas se construyen con material previamente chancado, de
19mm o menos, que es llevado por correas transportadoras al área o patio de
acopio, lugar donde se forma la pila. En el trayecto el mineral es curado,
irrigado con una solución de acido sulfúrico concentrado o puede ser
previamente aglomerado en tambores rotativos con agua acidificada para
acondicionar el mineral a los microorganismos y también para fijar las
partículas finas a las partículas más grandes de mineral.
Luego el mineral es apilado en las áreas o canchas de acopio que están
especialmente diseñadas. Los patios son revestidos con polietileno de alta
densidad (HDPE) y se instala sistema de drenaje con tuberías de plástico
perforadas, que permiten capturar la solución lixiviada desde la base. También
se instala una red de líneas de aire de plástico perforado, mediante la cual el
aire es forzado por ventiladores externos a la pila, lo que asegura la
disponibilidad de aire a los microorganismos.
40

40. Una vez preparada la base, el mineral se apila ordenadamente con apiladores
automatizados, formando un terraplén o pila de 6-8 m de altura. Las pilas
pueden ser dinámicas si después de la lixiviación, el mineral se remueve para
enviarlo al botadero y la base de la pila se reutiliza; o pilas permanentes si las
nuevas pilas se cargan sobre las anteriores. El sistema de pilas permanentes
permite no trasladar el material ya lixiviado a un botadero final, ya que el área
de lixiviación se convierte en botadero al terminar los ciclos de riego.
Sobre la pila se instala un sistema de riego por goteo o aspersores los que
riegan la pila con una solución de acido sulfúrico, agua y microorganismos. Los
microorganismos crecen naturalmente en la pila pero a objeto de mejorar el
rendimiento de la operación, es que en una etapa previa de laboratorio se
aíslan los microorganismos más adecuados a las necesidades.
La solución ácida que se infiltra a través de la pila va disolviendo el cobre
contenido en los minerales sulfurados, formando una solución de sulfato de
cobre (CuSO4) que es recogida por el sistema de drenaje, y llevada fuera del
sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas hasta la planta de
extracción por solvente. Aquí se recupera el cobre de la solución para luego
formar los cátodos en la etapa de electroobtención, y el ácido es refinado y
recirculado para el riego de las pilas. Se estima que para lograr un máximo de
recuperación de cobre de 80-90% se requieren de 250-350 días de
biolixiviación. Las principales ventajas de la biolixiviación en pila son el bajo
capital y costos de operación, la ausencia de emisiones tóxicas y la
minimización o la completa eliminación de cualquier descarga de agua porque
se reciclan todas las soluciones.
41

41. Fuente: http://rse.larepublica.com.co/cm/uploads/media/files/greystar0305.jpg
Figura 8.2.1 Etapas del proceso de biolixiviación en pilas.
8.2.2 Biolixiviación en botaderos
Con esta tecnología se procesa lastre, minerales de baja ley de cobre
(menor a 0,5 %), mineral recién extraídos de la mina, sulfuros secundarios y
primarios. Como el contenido de cobre en estos minerales es tan mínimo como
para cubrir los costos de la flotación y fundición, los grandes fragmentos de
mineral son arrojados a los botaderos. Estos tienen una base impermeable
desde la que se puede capturar los lixiviados.
En la superficie del botadero se aplica la solución de acido sulfúrico y agua.
Los microorganismos crecen naturalmente dado que se dan las condiciones
óptimas para su crecimiento.
42

42. Debido al gran tamaño de las partículas de mineral, el área de contacto entre
microorganismo-mineral disminuye, y sumado a una baja aireación, pues no se
instalan líneas de aire, la acción microbiana disminuye afectando la eficiencia
del proceso. Es por ello que la biolixiviación de cobre en los botaderos se mide
en décadas, debido a la baja tecnología aquí aplicada. Sin embargo, por esto
último es un método muy económico.
Los minerales son lixiviados donde fueron colocados para su eliminación, y
desde la base la solución de lixiviación es dirigida a los procesos de extracción
con solvente y electroobtención para la posterior producción de cátodos de
cobre. Al igual que la biolixiviación en pilas, el ácido también es refinado y
recirculado a la parte superior del botadero.
Fuente: http://www.creces.cl/images/articulos/1q14d1-2.jpg
Figura: 8.2.2 Biolixiviación en botaderos
43

43. 8.2.3 Biolixiviación in situ
La biolixiviación in situ, trata el mineral en la mina, previa fractura de
esta por tronadura permitiendo a la solución fluir libremente:
 Implica transferir microorganismos desde un medio óptimo de cultivo a
un medio natural.
 Minerales que no son económicamente rentables para ser procesados.
 Este método se aplica a minas abandonadas y minas subterráneas,
donde los depósitos de mineral no pueden ser extraídos por los métodos
convencionales, por ser minerales de baja ley o de pequeños depósitos o
ambos, siendo no rentable su extracción.
 Por las implicancias ambientales que conlleva la utilización de
soluciones acidas en un área de suelo no impermeabilizado, es que su
aplicación es mínima.
Fuente: http://4.bp.blogspot.com/_C8uoJMR8ETU/SCkGBH1sK8I
/N45dx6TaKq4/s320/kazas.jpg
Figura 8.2.3 Biolixiviación in situ
44

44. 8.3 Procesos basados en la agitación
8.3.1 Biolixiviación en tanques agitados
Se utiliza para minerales de ley intermedia a alta y concentrados de
mineral, que generalmente es calcopirita, debido al capital y costos de
operación asociados con esta tecnología.
Los minerales son depositados en un tanque de acero inoxidable de gran
tamaño, equipado con agitadores mecanizados y con la introducción de aire
por ventiladores, lo que asegura la disponibilidad de oxigeno y dióxido de
carbono para los microorganismos.
Es necesario inocular estos reactores con los microorganismos, para lograr la
biolixiviación que opera en un proceso continuo.
Fuente: http://www.voces.antahualan.com.ar/lix5.JPG
Figura 8.3 Biolixiviación in situ
45

45. 9. Aplicación de la biolixiviación
9.1 Desarrollo de la región lationamericana.
En 1986 se inició la aplicación comercial de la biolixiviación a minerales
sulfurados remanentes de la lixiviación primaria de minerales oxidados y
mixtos de cobre, en la mina Lo Aguirre de la Sociedad Minera Pudahuel Ltda.
Al comienzo de sus operaciones, los minerales oxidados y mixtos de cobre
caracterizaban el yacimiento de la mina, pero paulatinamente comenzó a
disminuir el contenido de óxidos del mineral recién extraído, hasta que en
1987 éste era tan bajo que desde ese mismo año, se comenzó a aplicar la
biolixiviación ya no como una lixiviación secundaria, sino como la única
alternativa de lixiviación para los minerales extraídos por la minera, por tener
un alto contenido de sulfuros de cobre.
La mina se clausuró en 1996 debido al agotamiento del yacimiento. Luego en
los años 1993 y 1994 nacen 2 proyectos mineros en la Región: Cerro Calado,
Chile y Quebrada Blanca, Chile respectivamente, con ellos se impuso el desafío
de implementar la biolixiviación en condiciones adversas de altura geográfica y
de temperatura ambiente. (Domic E., 2001).
La planta Cerro Colorado, de BHPBilliton, desde un principio fue diseñada para
realizar biolixiviación de minerales oxidados y sulfurados, compuestos
principalmente de crisocola y calcosina respectivamente. El proceso de
producción en Cerro Colorado incluye la extracción de mineral a rajo abierto,
chancado, aglomeración, lixiviación en pilas dinámicas, extracción por
solventes y electro-obtención, así el mineral sulfurado se disuelve por acción
bacterial y el mineral oxidado por la acción de la solución acida. (Minergía,
2006)
46

46. La planta Quebrada Blanca, inició sus operaciones para la biolixiviación de
sulfuros secundarios de cobre, siendo calcosina mayoritariamente. Su proceso
de producción incluye las mismas etapas que se hacen en Cerro Colorado, pero
para hacer la aglomeración y el riego de pilas las soluciones se calientan con el
objetivo de aumentar la temperatura de las pilas, que se ve favorecida con las
cubiertas de plástico. Para seguir cumpliendo con las metas de producción, en
el año 2003 incorporaron la lixiviación en botaderos, que aporta con el 25% de
la producción por biolixiviación (Hydro Copper, 2007).
La factibilidad técnica y económica del proceso de biolixiviación fue un tema
importante de probar en el año 1997, a raíz de esto Codelco y BHPBilliton se
unieron en una alianza estratégica –join venture- y formaron una sociedad
constituida en partes iguales llamada Alliance Copper Limited, ACL. Codelco
aportó con su experiencia en extracción con solvente y electroobtención,
mientras que BHPBilliton contribuyó con su conocimiento en la tecnología de
biolixiviación con marca BioCop, de concentrados de cobre en tanques
agitados.
El principal logro fue encontrar una solución a la explotación de yacimientos
con un alto contenido de arsénico, pues esta tecnología deja el arsénico en una
especie estable como para ser dispuesto como relave (Minería Chilena, 2005).
Con la tecnología probada, el paso siguiente fue la creación de una planta
prototipo de biolixiviación con una capacidad de producción de 20.000
toneladas de cátodos por año, la que obtuvo la resolución de calificación
ambiental favorable por parte de la Corema- II Región, el 2005.
El próximo objetivo era la creación de una planta a escala industrial, con
capacidad de 100 a 150 mil toneladas de cátodos de cobre por año.
47

47. El año 2006 se disolvió la alianza ACL y Codelco compró las acciones a BHP
Billiton, por lo que la empresa pasó a llamarse EcoMetales Limited. Como la
tecnología BioCOP está patentada por BHP, en la venta se retiró la licencia
BioCOP, los equipos y tecnologías asociados a este proceso, quedándose
Codelco con los demás activos de la planta, los que podía emplear para
desarrollar otros procesos distintos a BioCOP, tecnología que según el acuerdo
de fin de la alianza, no podría ser utilizada por Codelco hasta el año 2016.
Actualmente EcoMetales procesa polvos de fundición de las fundiciones
Chuquicamata y Ventanas (EcoMetales, 2009).
En un esfuerzo del Gobierno de Chile por implementar la biotecnología en los
sectores económicos claves como la minería, nace el programa Genoma Chile el
año 2001 para financiar parte de los proyectos de investigación presentados en
este contexto. En este marco se crea BioSigma S.A, una alianza estratégica –
join venture- entre Codelco (66,7%) y Nippon Mining & Metals Co., Ltd (33,3
%), que comenzó sus actividades el 2002.
En el programa de biominería de Genoma Chile que contribuyó con US$ 2
millones, esta alianza realizó un proyecto de investigación de biolixiviación que
abarcaba desde su optimización hasta estudios genéticos de los
microorganismos involucrados. Uno de los resultados obtenidos de la
investigación hasta el 2006, fue el aislamiento, secuenciamiento e
identificación del genoma de 3 bacterias altamente eficientes en la oxidación de
hierro y azufre de los minerales de cobre, lo que optimiza los tiempos para la
recuperación de cobre.
La inversión inicial fue de US$ 2 millones el Estado de Chile, US$ 2 millones
CODELCO y US$ 1 millón Nippon Mining Ltda. Hoy BioSigma está avaluada
en US$ 40 millones.
48

48. Wenelen (pionera) recientemente patentada, Licanantay (la atacameña) y Yagan
(lafueguina), estas últimas en espera de sus patentes. (Portal Minero, 2009).
BioSigma S.A., no sólo ha desarrollado avances importantes a nivel de la
investigación de laboratorio. En conjunto con CODELCO, ha venido
desarrollando en los últimos dos años una aplicación piloto en la División
Andina para el tratamiento de una pila de 50.000 toneladas de mineral de baja
ley (95% de calcopirita), alcanzando con la tecnología aplicada por BioSigma
tasas de recuperación de hasta un 35% de cobre.
Los exitosos resultados en la planta piloto, han validado la tecnología aplicada,
y que en la actualidad se apresta a un desarrollo a escala industrial. En esa
línea, se espera para el 2010 la puesta en marcha de una aplicación a gran
escala, sobre una pila de más de 20 millones de toneladas de minerales mixtos
(oxidos y sufuros secundarios y primarios, en particular calcopirita), lo que
significará un aumento en la producción anual del orden del 10% al 20%.
Por otra parte, la minera Escondida, con BHPBilliton como dueño mayoritario,
ha implementado el proceso de biolixiviación en sus instalaciones. Esta minera
produjo el primer cátodo de cobre mediante biolixiviación en pilas el año 2006,
y tiene una producción estimada de 180.000 toneladas de cátodos anuales.
Durante los años de operación, Escondida y Escondida Norte han acumulado
1.500 millones de toneladas de mineral sulfurado de baja ley, con lo que se
estima una vida útil de 20 años para el nuevo proyecto de biolixiviación, que
necesitó una inversión de US$ 870 millones que considera además la
construcción de una nueva planta de electroobtención, una planta
desalinizadora de agua de mar y el tendido de cañerías para transportar el
agua obtenida a la planta de biolixiviación (Minera Escondida, 2006).
Otras compañías mineras también han desarrollado con éxito la biolixiviación
en susplantas, y/o desarrollan investigación en la materia.
49

49. Los microorganismos con que trabaja la minería provienen de la naturaleza y
para acceder a ellos existen dos formas. La primera es usar los ceparios
internacionales que poseen los archivos de microorganismos de países como
Japón y Estados Unidos. La segunda opción es realizar una búsqueda por
cuenta propia.
Parte de la labor de Biosigma ha sido buscar microorganismos en fuentes
termales, azufreras y yacimientos.
Cuando hay resultados, las bacterias se prospectan e identifican, para luego
seleccionarlas y separarlas. En el caso de Wenelen, Licanantay y Yagán se
buscaron microorganismos en yacimientos o lugares donde hay escurrimientos
de aguas ácidas provenientes de minas abandonadas.
9.2 Investigación y desarrollo
9.2.1 Patentes y marcas
Una patente es un derecho de propiedad industrial, que permite al titular
utilizar y explotar su invención e impedir que terceros la utilicen, fabriquen,
distribuyan o vendan, sin su consentimiento. Este derecho exclusivo para
proteger una invención lo concede el Estado, a través del Instituto Nacional de
Propiedad Industrial (INAPI). Las patentes se otorgan a nivel nacional por un
período de 10 ó 20 años, dependiendo de la patente solicitada, periodo que
comienza desde la fecha de presentación de la solicitud. (INAPI) Una vez
concedida la patente en el país donde se realizó la invención, esta se puede
patentar en otros países, como el caso de la bacteria wenelen que luego de ser
patentada en Chile se patentó en Estados Unidos.
50

50. El resumen de la patente obtenida por Biosigma dice: “la presente invención se
relaciona con una bacteria aislada, quimiolitotrofica de la especie
acidithiobacillus ferrooxidans denominada wenelen, su uso en la lixiviación de
minerales o concentrados de especies metálicas sulfuradas y procesos de
lixiviación basados en el uso de la bacteria, o mezclas que la contengan. Esta
cepa wenelen tiene una actividad oxidante aumentada, especialmente en el caso
de la calcopirita, en comparación con otras bacterias conocidas. Debido a lo
anterior, esta bacteria presenta un gran interés para aplicaciones de la
biominería”. (INAPI) Al igual que una patente, una marca también es un
derecho de propiedad industrial.
Por marca se entiende a “todo signo -palabra, etiqueta con diseño o su
combinación utilizado para distinguir en el mercado, productos, servicios,
establecimientos industriales y comerciales” (INAPI). Tener registrada una
marca le da al titular el derecho exclusivo de utilizarla para identificar bienes o
servicios, durante un periodo de 10 años renovables indefinidamente por
periodos iguales. Para permitir su uso por parte de terceros, el titular de la
marca puede hacer contratos de licencia, por los que obtiene ganancias.
Una marca asociada al área de la biominería es BioCOP, un proceso
desarrollado por BHP Billiton en Sudáfrica y aplicado en Chile. Su objetivo es
procesar concentrados de minerales sulfurados de cobre con un contenido
importante de arsénico, impureza que impide la vía de la pirometalurgia, y se
utilizan bacterias termófilas que disminuyen los tiempos de recuperación de
cobre.
51

51. 9.2.2 Investigación
El éxito de la aplicación de una nueva tecnología depende claramente de
su eficiencia, la que puede ser aumentada mediante el manejo de diferentes
factores. Este objetivo ha sido perseguido en las investigaciones destinadas a
mejorar el proceso de biolixiviación.
Una de ellas ha sido la dirigida por el Dr. David Holmes en el Centro de
Bioinformática y Biología Genómica de la Universidad de Santiago. Su
investigación se basa en el estudio de fragmentos del genoma de la bacteria
Acidithiobacillus ferrooxidans, tarea facilitada por el conocimiento de la
secuencia completa de su genoma, realizada en Estados Unidos. Con la ayuda
de programas computacionales se hace la identificación de algunos genes, para
luego determinar su función en el comportamiento de la bacteria.
Conociendo la función de un determinado gen sería posible cambiar y
aumentar la capacidad de biolixiviación de la bacteria, lo que favorecería la
producción de cobre y con ello la economía de la region (Bioplanet, 2004).
BioSigma S.A por su parte, ha desarrollado una tecnología que le permite, en
lapsus breves de tiempo, procesos de identificación y diagnóstico de los micro-
organismos (BioID), control de las funcionalidades de los mismos (Planta de
Biomasa), y control de las condiciones de operación de éstos en el
medioambiente. Estos dos últimos procesos, son considerados fundamentales y
diferenciadores en los procesos de la biolixiviación, puesto que no solo se
identifica el micro-organismo que se busca, sino que se logra controlar sus
funcionalidades y se logra reproducir lo que realmente se requiere para un
proceso determinado.
52

52. 10. Conclusiones y recomendaciones
 La biolixiviación tiene, ante todo, un objetivo de creación de riqueza pues
permite aumentar las tasas de recuperación del mineral y, por tanto,
hacer más rentable un determinado proceso.
 No obstante, la implementación de una nueva tecnología conlleva un alto
grado de incertidumbre, asociado a la falta de información y práctica en
las operaciones. Es claro que mientras más difundida se encuentre una
tecnología y su aplicación, las barreras de acceso a éstas debiesen
disminuir así como el riesgo percibido por la empresa con respecto a su
aplicación.
 Además de las limitaciones establecidas por el propio inversionista,
existen las limitaciones asociadas al mercado como el aumento del costo
energético para el funcionamiento de los equipos, la disminución gradual
de la ley de mineral, y la creciente demanda ambiental, que establece
regulaciones más exigentes para los nuevos proyectos y mayor
fiscalización para los que ya están en operación.
 El mercado y la demanda ambiental establecen limitaciones a las
tecnologías convencionales, y por lo tanto exigen nuevas tecnologías más
eficientes, económicas y ambientalmente limpias.
 El desafío entonces es aumentar la aplicación comercial, pues existen
investigaciones científicas tanto internacionales como nacionales, desde
hace décadas, que avalan la tecnología de biolixiviación, además de
estudios en plantas pilotos a escala industrial para probar la factibilidad
técnica y económica del proceso, dando excelentes resultados.
53

53.  Para que la aplicación comercial e industrial de una nueva tecnología sea
exitosa, debe basarse en un desarrollo sustentable que involucre lo
económico, ambiental y social.
 Los desafíos en materia de aplicación de las tecnologías de biolixiviación
apuntan a: mejorar la eficiencia de su aplicación, por ejemplo, mediante
el manejo genético de los microorganismos involucrados para aumentar
las tasas de recuperación de cobre; realizar una explotación racional de
los recursos, para asegurar su disponibilidad futura; reutilizar materiales
de baja ley que se habían dispuesto como lastre para disminuir la
explotación de mineral fresco; lograr una eficiencia en los insumos
mediante su recirculación, o la utilización de agua de mar; minimizar los
impactos ambientales preocupándose, por ejemplo, que el material que
es dispuesto en botaderos, o como relaves, quede con especies
químicamente estables, como el caso del arsénico.
 El rol de los Estados debería no limitarse a implementar programas para
incentivar la biotecnología en la región y su impacto a la economía
regional, como el programa Genoma, mediante un financiamiento parcial
de los proyectos.
 El mayor impedimento a la lixiviación bacteriana ha sido la lentitud del
proceso, debido esencialmente a que las bacterias como seres vivientes
están sometidos a los embates del medio ambiente y son particularmente
sensibles a variaciones de humedad y temperatura extremas.
54

54.  La biolixiviación será más sencilla para las especies nativas siempre
presentes en los depósitos, pero estas no se reproducen en gran escala.
Por esto, es necesario preparar cepas artificiales en el laboratorio, con las
características de las nativas y que son finalmente las bacterias que se
regaran sobre el material. Con las posibilidades actuales de
manipulación genética es de esperarse el nacimiento de bacterias con
mejores características.
 La lixiviación bacteriana resulta en el reto más importante en el futuro de
la Metalurgia, los métodos tradicionales de recuperación de metales
deberán dar paso a métodos no contaminantes y la biolixiviación es uno
de ellos, y está llamada a debe responder a la exigencia de un mundo
atribulado que clama por un ambiente que no contamine más.
55

55. 11. Bibliografía
Artículos Científicos
 Ahonen, L., and O. H. Tuovinen, 1992. Bacterial oxidation of sulfide
minerals in column leaching experiments at suboptimal temperatures.
Appl Environ. Microbiol. 58 :600-606
 Alvarez, S., and C.A, Jerez. 1990. Molecular aspects of
the stress response in Thiobacillus ferrooxidans and other bioming
microorganisms. pp 439-449. In: J. Salley, R.G. L. Mc Cready, and P.L.
Wichlacz (eds.) Biohydrometallurgy. Canada Centre for Mineral and
Energy Technology. Otawa, Ontario.
 Amaro, A.M., K.B. Hallberg., E.B. Lindstrom, and C.A. Jerez. 1994. An
immunological assay for detection and enumeration of thermophilic
biomining microorganisms. Appl. Environ. Microbiol. 60:3470-3473.
 Arredondo, R., A. García and C.A. Jerez. 1994. Partial removal of
lipopolysaccharide from Thiobacillus ferrooxidans affects its adhesion to
solids. Appl. Environ. Microbiol. 60: 2846-2851.
 Ballesteros, A...M.L, Gutiérrez, O.J.J, Ramírez, C.J. and Sánchez-Yáñez,
J.M. 2001. Selectring bacteria with leachin capability for ore refractory
silver. IV Foro de postgrado de Norteamérica
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Pue., Méx. Memoria in
extenso.
 Blake, R.C., E. Shut, G. Howard. 1994. Volatilization of minerals by
bacteria: electrophoresis mobility of Thiobacillus ferrooxidans in the
presence of iron, pyrite, and sulfur. Appl Environ. Microbiol. 60:3349-
3357.
 Boon M., and J.J. Heijnen. 1998. Chemical oxidation kinetics of pyrite in
bioleaching processes. Hydrometallurgy 48:27-41
56

56.  Brigmon. R.L., G. Bitton., S.G. Zam. and B. O’Brien. 1995. Development
and application of a monoclonal antibody against Thioxidans spp. Appl.
Environ. Microbiol. 61:13-20.
 Bronwyn GB., M.D. Shell, and D.E. Rawling. 2000. The chromosomal
arsenic resistance genes of Thiobacillus ferrooxidans have an unusual
arrangement and confer increased arsenic and antimony resistance to
Escherichia coli. Appl. Environ Microbiol. 66: 1826-1833.
 Fowler T.A., and F.K. Crundwell. 1998. Leaching of zinc sulfide by
Thiobacillus ferrooxidans: experiments with a controlled redox potential
indicate no direct bacterial mechanisn. Appl. Environ Microbiol. 64:
3570-3575.
 Golovacheva, R. S., O. V. Golyshina, G. I. Karavaiko, A. G. Dorofeev, T. A.
Pivovarova, and N. A. Chernykh. 1992. A new iron-oxidizing bacterium,
Leptospirillum thermoferroxidans sp. nov. Mikrobiologya 61:744-750.
 Goebel, B.M., and E. Stckebrandt. 1994. Cultural and phylogentic
analysis of mixed micrbial population found in natural and commercial
bioleaching environments. Appl. Environ. Microbiol. 60:1614-1621.
 Groudev, S. N., and V. I. Groudeva. 1993. Microbial communities in four
industrial copper operations in Bulgaria. FEMS Microbiol. Rev. 11:261-
268.
 Gutiérrez, R.O., Ramirez C, J., Farias Rodriguez R y Sánchez-Yañez, J.M.
2002. Biolixiviaciòn de minerales sulfurados refractarios de plata.
CUATRO VIENTOS. 31: 20-25
 Harvey, P.I., and F.K. Crundwell. 1997. Growth of Thiobacillus
ferrooxidans: a novel experimental design for batch growth and bacterial
leaching studies. Appl. Environ Microbiol. 63:2586-2592.
 Janssrn, A., J.H., R, Sleyster, C. van der Kaa, A, Jochemsen, J.
Bontsema and G. Lettinga. 1996. Biological sulphide oxidation in a fed-
batch reactor. Biotechnol. Bioeng. 47:327-33.
57

57.  Kanishi, Y., and A. Sataru. 1992. Bioleachining of zinc sulfide
concentrate by Thiobacillus ferroxidans. Biotechnol. 12:133-155.
 Kashefi, K., J.M. Tor., K.P. Nevin., and D.R. Lovley. 2001. Reductive
precipitation of gold by dissmilatory Fe(III)-reducing Bacteria and
Archaea. Appl.Environ Microbiol. 67: 3275-3279.
 Kashefi, K., and D.R. Lovley. 2000. Reduction of Fe(III), Mn(IV), and toxic
metals at 100 ºC by Pyrobaculum islandicum. Appl. Environ. Microbiol.
66: 1050-1056.
 Kusano, T., T. Takeshima., K. Sugawara., C. Inouse., T Yano, Y
Fukimori, and T. Yamanaka. 1992. Molecular cloning of the gene
enconding Thiobacillus ferrooxidans Fe (II) oxidase: high homology of the
gene product with HIPIP. J. Biol. Chem. 267:1142-1147.
 Lindstrom, E.B., E. Hgunneriusson, and O.H. Touvinen. 1992. Bacterial
oxidation of refractory sulfides ores for gold recovery. Cr. Rev. Biotechnol.
38:702-707.
 Lindstrom, E.B., S. Wold., N. ketteneh-Wold and S. Saat. 1993.
Optimization of pyrite bioleachining using Sulfolobus acidocaldarius.
Appl. Environ. Microbiol. 38:702-707.
 Lopezarchilla, A.L, and R. Amils. 1993. Bioleaching and interrelated
acidophillic microorganisms of Rio Tinto, Spain. Geomicrobiol. J. 11:223-
233
 Lloyd, J.R., and L.E. Macaskie. 2000. Bioremediation of radionuclide
containing wastewaters, p. 277-327. In D.R. Lovley (ed). Environmental
microbe-metal interactions. American Society for Microbiology,
Washington, D.C.
 Lovley, D.R. 2000. Fe(III) and Mn(IV) reduction. P. 3-30. In D.R. Lovley
(ed), Environmental microbe-metal interactions. American Society for
Microbiology, Washington, D.C. pp. 20-30.
58

58.  Mossman, D.J., T. Reimer, and H. Durstling. 1999. Microbial processes
in gold migration and deposition: modern analogues to ancient deposits.
Geosci. Can. 26: 131-140.
 Navarrete, B.M., Ballesteros, A.M.L., Tavera, M.F.J., Salas, V.I., Sánchez-
Yáñez, J.M. 2001. Efecto de la tiourea sobre la lixiviación de un sulfuro
argentífero-aurífero por Thiobacillus ferroxidans. CUATRO VIENTOS.
27:26-28.
 Olson, G.J., 1991. Rate of pyrite bioleaching by Thiobacillus
ferrooxidants: results of an interlaboratory comparison. Appl. Environ
Microbiol. 57:642-644.
 Sanchez-Yáñez, J.M., M.L. Ballesteros A, and C.J. Ramírez. 2000.
Bioleaching of sulfide refractary ore of silver, Environmental Microbiology
Lab, Instituto de Investigaciones Químico Biológicas, Universidad
Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Morelia, México. CONACYT No.
0944P-A930 Technical Report. México.
 Sánchez-Yañez, J.M. y Farias-Rodriguez R. 2002. Archeabacteria
hipertermofilas acidofilicas. CUATRO VIENTOS. 32:21-25.
 Sand, W., T. Gehrke, R., Hallman, K., B. Rohde., B. Sobotke and S.
Wetzein. 1993. In situ biolecheaching of metal sulfides: the importance of
Leptospirillum ferrooxidans, pp: -40-50 In: Torma E.E., J. E. Wey. and
V.I. Lakshmanan (eds.). Biohydrometalurgical technologies. Vol
Bioleaching proccess. Minerlas, Metals & Material Society, Warrendale,
Pa. USA.
 Sugio, T., S.F. de los Santos., T. Hirose., K. Inagaki, and T. Tano. 1990.
The mechanism of copper leaching by intact cells of Thiobacillus
ferrooxidans. Agric. Biol. Chem. 54:2293-2298
 Sukla, L.B, N.R. Kar, and V. Panchanadikar. 1992. Leaching of copper
converter slag with Aspergillus niger culture filtrate. Biomet. 5:169-172.
 Suzuki, S., L. Travis., T Takeuchi, D. Yuthsastrakosol, and J. Key Oh.
1990. Ferrous iron and sulfur oxidation and ferric iron reduction
59

59. activities of Thiobacillus ferrooxidans are affected by the growth on
ferrous iron, sulfur or a sulfide ore. Appl. Environ. Microbiol. 56:1620-
1626.
 Tuovinen, O.H., B.C. Kelly, and S.N. Groudev. 1991. Mixed cultures in
biological leaching processes and mineral biotechnology. pp. 373-427. In:
G. Zeikus and E.A. Johnson. (eds). Mixed cultures in biotechnology. Mc
Graw-Hill. New York.
 Tuovinen, O.H., T. M. Bhatti., J. M. Bigham., K.B. Hallberg., O. Garcia
Jr. and E.B. Lindstrom. 1994. Oxidative dissolution of arsenopyrite by
mesophilic and moderately thermophilic acidophiles. Appl. Environ.
Microbiol. 60:3268-3274.
 Zagury, G.J., K.S. Narasiah and R.D. Tyagi. 1994. Adaptation of
indigenous Iron-oxidizing bacteria for bioleaching of heavy metals in
contaminated soils. Environ.Tech. 15: 517-530.
60

60. Páginas de Internet
 http://2.bp.blogspot.com/_d8SAYm_Eelk/S9ocWdnQLjI/AAAAAAAAACU/s_zzJvtqP44/
s1600/T_ferrooxidans.gif
 http://3.bp.blogspot.com/_pO6_LWzFSx4/S1T0tHoATkI/AAAAAAAADRc/MK8nuNBaB
K0/s320/thiobacilus.jpg
 http://www.bnamericas.com/news/mineria/Codelco:_Biolixiviacion_cam
biara_radicalmente_la_mineria
 http://www.blogodisea.com/wp-content/uploads/2010/08/colonia-
Thiobacillus-ferrooxidans.gif
 http://www.camipa.org/
 http://www.cimm.cl/
 http://www.laurentian.ca/Laurentian/Home/Departments/Biology/Pho
to+Gallery/htms/microbiology/AFcolonies_FeTSBo.htm?Laurentian_Lan
g=en-CA
 http://www.mnc.toho-u.ac.jp/v-lab/onsen/ons-
bse/biseibut/img/050210-1.jpg
 http://pirometarevista.blogspot.com/2007/11/la-pirometalrgia-en-el-
cobre.html
61

61. 12. Anexos
12.1 Glosario
 Arqueobacteria : Las arqueas o arqueobacterias, (Et: del griego ἀρχαῖα,
arjaía: las antiguas, singular: arqueon, arqueonte o arqueota) son un
grupo de microorganismos unicelulares pertenecientes
al dominio Archaea. Las arqueas, como las bacterias, son
procariotas que carecen de núcleo celular o cualquier
otro orgánulo dentro de las células. Las arqueas están subdivididas en
cuatro filos, en general, las arqueas y bacterias son bastante similares en
forma y en tamaño, aunque algunas arqueas tienen formas muy
inusuales.
A pesar de esta semejanza visual con las bacterias, las arqueobacterias
poseen genes y varias rutas metabólicas que son más cercanas a las de
los eucariotas, en especial en las enzimas implicadas en
la transcripción y la traducción. Otros aspectos de la bioquímica de las
arqueobacterias son únicos, como los éteres lipídicos de sus membranas
celulares. Las arqueas explotan una variedad de recursos mucho
mayores que los eucariotas, desde compuestos orgánicos comunes como
los azúcares, hasta el uso de amoníaco, iones de metales o
incluso hidrógeno como nutrientes. Las arqueas tolerantes a la sal
(las halobacterias) utilizan la luz solar como fuente de energía, y otras
especies de arqueas fijan carbono, sin embargo, a diferencia de
las plantas y las cianobacterias, no se conoce ninguna especie de arquea
que sea capaz de ambas cosas. Las arqueas se
reproducen asexualmente y se dividen por fisión binaria,
fragmentación o gemación; a diferencia de las bacterias y los eucariotas,
no se conoce ninguna especie de arquea que forme esporas.
62

62.  Bacteria hipertermófila: Son bacterias que viven en lugares con
temperaturas muy elevadas, soportan temperaturas superiores a 75 °C,
llegando incluso a superar a veces los 100 °C, siempre que exista agua
en estado líquido, como ocurre en las profundidades oceánicas, donde la
presión es elevada.
 Bacteria mesófila: Bacteria que descompone la materia orgánica a
temperaturas que oscilan entre 30 y 40°C.
 Bacteria termófila: Las bacterias termófilas fueron posiblemente las
primeras células simples. Se cree que se desarrollaron en sitios con
actividad volcánica (como géiseres) en las dorsales oceánicas. Las
termófilas se caracterizan por tener una membrana celular rica
en lípidos saturados ya que contienen enzimas que les permiten trabajar
en condiciones extremas. Las termófilas sobreviven en temperaturas con
un mínimo de 20 °C y un máximo de 75 °C,
 Bacterias aeróbicas: son las bacterias que necesitan del oxígeno
diatómico para vivir o poder desarrollarse.
 Bacterias anaeróbicas: Son bacterias que no viven ni proliferan en
presencia de oxígeno.
 Bacterias autótrofas: capaces de sintetizar las substancias orgánicas a
partir de las minerales; las hay que son fotosintetizantes, es decir, que
utilizan la energía de las radiaciones luminosas gracias a ciertos
pigmentos que poseen, bacterioclorofila principalmente; otras son
quimiosintetizantes, y obtienen la energía necesaria a partir de
reacciones químicas de oxidación, como las bacterias nutrificantes del
suelo y las sulfobacterias de las aguas sulfurosas.
63

63.  Bioinformática: es la aplicación de tecnología de computadores a la
gestión y análisis de datos biológicos. Los
términos bioinformática, biología computacional y, en
ocasiones, biocomputación utilizados en muchas situaciones
como sinónimos. hacen referencia a campos de estudios
interdisciplinarios muy vinculados, que requieren el uso o el desarrollo
de diferentes técnicas que incluyen informática, matemática aplicada,
estadística, ciencias de la computación, inteligencia artificial, química,
y bioquímica para solucionar problemas, analizar datos, o simular
sistemas o mecanismos, todos ellos de índole biológica, y usualmente
(pero no de forma exclusiva) en el nivel molecular.
El núcleo principal de estas técnicas se encuentra en la utilización de
recursos computacionales para solucionar o investigar problemas sobre
escalas de tal magnitud que sobrepasan el discernimiento humano.
 Bornita: La bornita o erubescita es un mineral del grupo de los Sulfuros.
Es un sulfuro de hierro y cobre, de color cobre manchado con
iridiscencis púrpuras, por lo que se le da el apodo de pavo real mineral.
La bornita se forma en las intrusiones ígneas, formándose como mineral
primario de cobre en los filones pegmatíticos e hidrotermales asociados a
cámaras magmáticas. También puede aparecer de forma secundaria, en
las zonas de oxidación de los yacimientos asociada a la malaquita.
 Calcosina: También denominada calcocita o calcosita (ambos sinónimos
en desuso, se recomienda usar calcosina), del griego chalkos, "cobre", es
un sulfuro del cobre y forma parte de las piritas. Su fórmula química es
Cu2S. Se da en la zona de enriquecimiento supergénico de algunos
yacimientos de sulfuros.
64

64.  Calcopirita: Es la mena de cobre más ampliamente distribuida. Del
griego khalkós, cobre y pyrós, fuego, pirita de cobre. Su fórmula es
CuFeS2 (Disulfuro de hierro y cobre).
 Catálisis: La catálisis es el proceso por el cual se aumenta o disminuye
la velocidad de una reacción química. Los catalizadores pueden actuar de
dos maneras, la primera formando un compuesto intermedio y la
segunda, absorción.
 Cobre: Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico
que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del
cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de
electricidad (el segundo después de la plata). Gracias a su
alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido
en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros
componentes eléctricos y electrónicos.
El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que
generalmente presentan mejores propiedades mecánicas, aunque tienen
una conductividad eléctrica menor. Las más importantes son conocidas
con el nombre de bronces y latones. Por otra parte, el cobre es un metal
duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin
que pierda sus propiedades mecánicas. Fue uno de los primeros metales
en ser utilizado por el ser humano en la prehistoria.
 Esfalerita: La blenda o esfalerita es un mineral compuesto por sulfuro de
zinc (ZnS). Su nombre deriva del alemán Blender, engañar, por su
aspecto que se confunde con el de la galena. El nombre de esfalerita
proviene del griego sphaleros, engañoso. Es la principal mena del zinc,
metal que se utiliza para galvanizar el hierro impidiendo su oxidación y
65

65. en aleación con cobre da el latón. El óxido de zinc (blanco de zinc) se
emplea en la fabricación de pinturas, su cloruro en la conservación de la
madera y su sulfato en tintorería y farmacología. La blenda es una de las
principales menas de cadmio, indio, galio y germanio, que aparecen en
pequeñas proporciones sustituyendo al cinc.
 Galena: La galena es un mineral del grupo de los sulfuros. Forma
cristales cúbicos, octaédricos y cubo-octaédricos. La disposición de
los iones en el cristal es la misma que en el cloruro sódico (NaCl), la sal
marina. Su fórmula química es PbS. Químicamente se trata de sulfuro de
plomo aunque puede tener cantidades variables de impurezas. Así, su
contenido en plata puede alcanzar el 1%. La galena se encuentra de
forma cristalina o maciza. Se halla tanto en rocas metamórficas como en
depósitos volcánicos de sulfuros, acompañado por minerales de cobre.
 Hidrometalurgia: La hidrometalurgia es la rama de la metalurgia que
cubre la extracción y recuperación de metales usando soluciones
liquidas, acuosas y orgánicas. Se basa en la concentración de soluciones
en uno a varios elementos de interés metales, presentes como iones, que
por reacciones reversibles y diferencias físicas de las soluciones son
separados y aislados de forma específica. Como resultado se obtiene una
solución rica en el ion de interés y con características propicias para la
próxima etapa productiva.
En general los metales extraídos por esta técnica son provenientes de los
minerales anteriormente lixiviados en medios sulfato, cloruro, amoniacal,
etc. Metales como cobre, níquel, vanadio, cromo y uranio, son extraídos
de esta forma. Por ese último metal se dio comienzo a la Hidrometalurgia
durante el auge de la industria nuclear apoyada económicamente por la
segunda guerra y posteriormente guerra fría.
66