Biomineria

1. Biomineria Como Fuente Eco –Sustentable Para La Actividad Minera Legal
Biomining As An Eco-Sustainable Source For The Legal Mining Activity
A Biominagem Como Fonte Eco-Sustentável Para A Atividade De Mineração Legal
Victor Andre Valdivia Gutierrez
2019205146
victorvaldivia2001pastoral@gmail.com
Nicoll Andrea Valdivieso Vera
2019205134
nicollvaldiviesovera@gmail.com
Resumen
Alrededor del mundo, existen grandes cantidades de sulfuros derivados de la explotación minera
con particularidades refractarias y/o con iones, en su estructura translúcida, perjudiciales al medio
ambiente y a la salud humana. Dichos sulfuros presentan contenidos de oro relevantes, pero su
procedimiento de estos materiales no es ideal por métodos tradicionales, lo cual acrecienta el
precio de la recuperación de los valores metálicos presentes.
La biominería por su parte comprende un grupo de técnicas microbiológicas, donde se emplean
para la recuperación de metales desde los minerales. Es una tecnología que tiene gran relevancia,
tanto desde el enfoque científico y tecnológico debido a sus aplicaciones actuales, y altas
oportunidades futuras, para diferentes procesos industriales. Los microorganismos acidófilos son
empleados en estos procesos ya que tienen capacidad de oxidar minerales de hierro y azufre.
En este trabajo haremos un análisis del inicio histórico de este tipo de tecnología, las bases
químicas y microbiológicas del proceso, así como sus estudios industriales. Asimismo, daremos
a conocer nuevos espacios de investigación y progreso, de tal manera de perfeccionar y aumentar
los campos de aplicación de esta tecnología minera de bajo impacto ambiental.
Palabras Clave: Biominería, sulfuros, derivados, iones, microbiológicas, metales, tecnología.
Abstract
Around the world, there are large quantities of sulfides derived from mining with refractory
characteristics and/or with ions in their translucent structure that are harmful to the environment
and to human health. These sulfides have relevant gold contents, but the processing of these
materials is not ideal by traditional methods, which increases the price of the recovery of the
metallic values present.
Biomining comprises a group of microbiological techniques used for the recovery of metals from
ores. It is a technology that has great relevance, both from the scientific and technological
approach due to its current applications, and high future opportunities, for different industrial
processes. Acidophilic microorganisms are used in these processes since they have the capacity
to oxidize iron and sulfur minerals.
In this work we will analyze the historical beginning of this type of technology, the chemical and
microbiological bases of the process, as well as its industrial studies. We will also present new
areas of research and progress, in order to improve and increase the fields of application of this
mining technology with low environmental impact.
Key words: Biomining, sulfides, derivatives, ions, microbiological, metals, technology.
Abstrato
Em todo o mundo, existem grandes quantidades de sulfetos derivados da mineração com
características refratárias e/ou com íons em sua estrutura translúcida que são prejudiciais ao meio
ambiente e à saúde humana. Estes sulfuretos têm teores relevantes de ouro, mas o processamento
destes materiais não é ideal pelos métodos tradicionais, o que aumenta o preço da recuperação
dos valores metálicos presentes.
A biominagem compreende um grupo de técnicas microbiológicas utilizadas para a recuperação
de metais a partir de minérios. É uma tecnologia que tem grande relevância, tanto pela abordagem

2. científica e tecnológica devido a suas aplicações atuais, como por suas altas oportunidades futuras,
para diferentes processos industriais. Microrganismos acidófilos são utilizados nestes processos,
pois têm a capacidade de oxidar minerais de ferro e enxofre.
Neste trabalho, analisaremos o início histórico deste tipo de tecnologia, as bases químicas e
microbiológicas do processo, assim como seus estudos industriais. Também apresentaremos
novas áreas de pesquisa e progresso, a fim de melhorar e aumentar os campos de aplicação desta
tecnologia de mineração com baixo impacto ambiental.
Palavras-chave: Biominagem, sulfetos, derivados, íons, microbiológicos, metais, tecnologia.
I. Introducción
En el campo de la minería las prácticas biotecnológicas para que se lleve a cabo el proceso
de minerales son empleadas, especialmente, para la extracción de oro y cobre (Ehrlich , Newman,
2009).También, es de vital importancia explicar que actualmente, del 10% al 15% de la obtención
mundial de cobre es derivada a partir de la biolixiviación de minerales de cobre de bajo tenor
(Bevilaqua, 2002).Los métodos alternos como la biohidrometalurgia muestran ventajas como
inferiores costos de operación y capital de inversión, los cuales logran llegar a ser hasta un 50%
menos en insumos y pequeños requerimientos de energía (ACEVEDO, F., GENTINA, ,
1993)desde el ámbito ambiental, la baja emisión de gases nocivos, comparado con otros métodos
usados de manera común en el favor de minerales, como la tostación (Çopur, 2001)
En Perú la actividad minera es la fuente primordial de ingresos, sin embargo, ésta forja
una gran contaminación, como lo es la explotación de sulfuros que puede generar un eminente
drenaje ácido de mina, la cual está siendo confrontada con recientes opciones, como el uso de
bacterias biolixiviantes. La existencia de significativos recursos de baja ley, remanentes de la
explotación de minerales, sumado a las sospechas de agotamiento de las reservas minerales, ha
generado en los investigadores la búsqueda de técnicas rentables y eficientes para el rescate de
metales, entre ellos, el cobre. Entre estas técnicas, la biolixiviación, un proceso natural de
disoluciones, resulta de la acción de bacterias específicas para extraer metales de los minerales.
(Agudelo J., Betancur U., Martínez-Nieto W., Castañeda-Peña, 2002)
Asimismo, la biolixiviación es una tecnología que se encuentra en estado de
implementación en los yacimientos mineros (Nagy A.A., Gock E.D., Melcher F., Atmaca T.,
Hahn L.,, 2007)). En Tacna, en el yacimiento minero de Toquepala propiedad de la empresa
Southern Peru Copper se está avanzando con las técnicas de biolixiviación encontrándose en una
etapa de experimentación a escala de laboratorio. En este proceso es importante el uso de
consorcios nativos (Saavedra A. & Corton E., 2014)debido a que el microorganismo se encuentra
presente en el consorcio, formando un ambiente propicio y adecuado para el desarrollo del otro,
logrando incrementar su interacción, espacio adecuado para su desarrollo y su acción lixiviante
(Acevedo F., Gentina J. C, 2005)L. ferroxidans y los oxidadores de azufre Thiobacillus

3. thiooxidans o Thiobacillus caldos (termófilos moderados) han expuesto una más eficaz disolución
de la calcopirita que en cultivos solos.
El proceso de sinergismo atenúa sincronía metabólica a las bacterias termófilas
moderadas Sulfobacillus spp. y A. ferroxidans que oxidan el azufre (Juárez, 2004). Entre todos
los microorganismos lixiviantes presentes en los consorcios, los que tienen mayor demanda en
biolixiviación son Acidithiobacillus ferroxidans y Acidithiobacillus thiooxidans, encontrándose
también Leptobacillus ferroxidans. Estos microorganismos muestran, entre sus características
transcendentales, que son aptos para vivir en ambientes hasta de un pH 1 y son
quimiolitoautótrofos, debido a que tienen como fuente de energía componentes inorgánicos. Por
ejemplo, una de las principales características de Thiobacillus ferrooxidans, que lo hacen el
microorganismo más factible para ser empleado en la oxidación biológica de minerales de hierro
y azufre, para recobrar metales de interés económico, es su capacidad para oxidar selectivamente
al 𝐹𝑒2+
presente en los minerales refractarios de la clase de los sulfuros como la pirita y la
arsenopirita (E, 1997)La biolixiviación microbiana sucede con diferentes factores dispuestos
como son el pH bajo (1-2), los nutrientes, la presencia de metales pesados, la temperatura, la luz,
oxígeno y dióxido de carbono. La biooxidación tiene relación directa con la biolixiviación .Estos
microorganismos utilizan como fuente primaria de energía las formas reducidas de hierro y
azufre, y el 𝐶𝑂2como fuente de carbono para su síntesis celular Los microorganismos agrupados
a este proceso se clasifican según la temperatura a la que se desenvuelven de forma óptima en
mesófilos (˂ 40 °C), termófilos moderados (entre los40 y 55 °C) e hipertermófilos (entre los 55
y 85 °C(Brierley, 2000). En la biolixiviación intervienen bacterias mesófilas Acidithiobacillus
ferrooxidans, At. Thiooxidans, Leptospirillum ferrooxidans y Leptospirillum ferrifilium,
termófilas moderadas At. Caldus, Leptospirillum thermoferrooxidans y Sulfobacillus y termófilas
Sulfolobus, AcidianusMetallosphaera y Sulfisphaera, entre otras (Rohwerder et al., 2003).
Este trabajo tuvo como objetivo entender, recopilar información de distintos artículos
científicos para dar a conocer el tema de la biominería, comprendiendo su importancia desde su
aplicación ,como sus ventajas sostenibles hacia el cuidado del medio ambiente y la actividad
minera legal .
II. Metodología
Esta investigación es una exploración de literatura narrativa (Rother, 2007).En donde se
seleccionaron 18 artículos científicos de investigación en biominería en donde: i) 4 relatan sobre
la biotecnología microbiana , ii) 5 artículos detallan las técnicas aplicadas en la biotecnología ,
iii) 06 explican sobre el tema de la botinería general , dando a conocer un poco en relacion a sus
inicios y avances a lo largo del tiempo iv) 3 artículos tratan sobre casos aplicados en campo y
cuales fueron los resultados obtenidos . Para tal efecto se eligieron artículos publicados entre los

4. años 2004 al 2017 , en los que se incluyeron artículos de investigación que evidencian casos
aplicativos , de los que se exceptuaron los trabajos de finalización del curso, monografías,
disertaciones y tesis.
III. Resultados y Discusión
La biomineria es parte de la biotecnología donde distintos autores investigan sobre este
proceso que se realiza con microorganismos, con el fin de evitar la explotación de recursos a
través de procesos químicos que degradan los suelos.
Diversos artículos dedicados a la investigación demuestran la efectividad de los
microrganismos como una nueva tecnología, dentro de ellos tenemos la biolixiviación encargados
de lixiviar los metales presentes en minerales.
Figura 1. Investigaciones y autores sobre la biomineria
Fuente: Autores
3.1. Biomineria
La biomineria se aplica en la industria minero-metalurgia en tres procesos: Biolixiviación,
Biooxidación y biomineralización, en cada uno de estos bioprocesos se emplea diferentes
microorganismos para el sustrato y sus productos con el fin de tener mayor rentabilidad en el
mercado y genere menos impactos en el ambiente
• Iselle Sabastizagal
• Jonh Astete
• Walter Cáceres
• María del Carmen Gastañaga
• Martha Lucero
• Tania Oblitas
• Jessie Pari
• Félix Rodríguez
• Delia Ho Loe k
• Héctor Alonso PELÁEZ MORALES
• María Consuelo PRADA FONSECA
• Gerardo CAICEDO PINEDA
• Claudia Ximena MORENO
HERRERA
• Marco Antonio MÁRQUEZ
GODOY
• JOSÉ J. GUERRERO ROJAS
• Paola del Rosario Eyzaguirre
Liendo
• Daladier Miguel Castillo
Cotrina
biolixiviacion biodesulfurizacion
Afexiones a la
salud por relaves
mineros
Bioxidacion

5. 3.1.1. Biolixiviacion como un bioproceso para la minería
La lixiviación bacteriana se explicaba como un proceso natural que se vale de la capacidad de
cierto grupo de microorganismos – principalmente bacterias del género
Acidithiobacillus de oxidar sulfuros metálicos hacia sus sulfatos solubles correspondientes, con
la producción de ácido sulfúrico y sulfato férrico. (ROJAS, 2008)
El cobre es un metal que se extrae en la minería a tajo abierto, para realizar la extracción, se utiliza
microorgnismos como Acidithiobacillus, Sulfobacillus spp, entre otros, según el artículo revisado
utiliza las bacterias mencionadas anteriormente, estas bacterias son tolerantes a altas
concentraciones de cobre por el cual realizaron varios pasos para comprobar su efectividad, se
dividió en dos partes: primero se realizó el aislamiento de bacterias y segundo se realiza el
bioproceso de biolixiviacion.
Figura 2. modelo de aislamiento de bacterias acidófilas altamente resistente al cobre
Fuente:

6. Figura 3. Modelo de Biolixiviación cíclica en pilas usando bacterias altamente resistentes
Fuente:
En las figuras mostradas (figura 3 y 4) se puede observar el proceso de biolixiviacion de cobre, la
metodología se basó en el aislamiento de las bacterias puestos en biorreactores para evaluar su
crecimiento durante un tiempo determinado (96 hrs) y a diferentes concentraciones de sulfato de
cobre, posteriormente se realizó electroforesis en geles de agarosa Este resultado indica la
presencia de microorganismos del dominio bacteria, en los cuatro grupos del consorcio expuesto
al cobre, finalmente se realiza el cultivo in vitro en diferentes tiempos de crecimiento.
Como resultados arrojaron que los microorganismos pueden utilizarse como bioindicadores de
concentraciones de cobre en minas, relaves, entre otros, este también realiza una lixiviación de
cobre con contenido mayor de 1000 Mm.
3.1.2. Bio-oxidación
Para la extracción de minerales se realiza pretratamientos como el método gravimétrico, pero no
siempre resulta factible debido a que minerales como el oro y la plata están encapsulados dentro
de minerales sulfurados tales como la pirita y la arsenopirita ocasionando que las minerías utilicen
otros métodos en el cual generara impactos negativos, por el cual el método de bio-oxidación
resulta ser una alternativa para estos casos.
La biooxidación del mineral provoca la liberación del oro de la matriz sulfurada, pone en solución
al mineral sulfurado, dejando al oro expuesto en la fase sólida, para posteriormente ser recuperado
mediante métodos convencionales tales como la cianuración. (Lock, 2004).

7. En el artículo revisado se evalúa el proceso de biooxidación de arsenopirita utilizando la bacteria
Acidithiobacillus ferrooxidans, este proceso se realizó en 30 días para evaluar el crecimiento de
las bacterias.
Figura 4. Resumen del proceso de biooxidacion de arsenopirita con la bacteria
Acidithiobacillus ferrooxidans
Fuente: Elaboración Propia
En la figura 4 se observa los pasos que se realizaron para evaluar la efectividad de la bacteria
Acidithiobacillus ferrooxidans como bio-oxidante de la arsenopirita, como primer paso se
caracterizó el mineral pasando por molienda, auto clavado por 20 min y se caracterizó en un
microscopio óptico, como resultado es la liberación de la arsenopirita con un porcentaje mayor a
90.
Para la adaptación se evaluó en dos diferentes mallas Tyler de 200 y 325, este juega un papel
importante para su adaptación, como resultado se obtuvo que el número de malla efectiva fue la
de 200.
En los ensayos de Bio-oxidación presentan dos casos ( malla 200 y 320) se pueden diferenciar
cinco tipos de fases, fase I: lag o de adaptación, donde los microorganismos se adaptaron su
metabolismo a las nuevas; fase II: pre-exponencial, en esta los microorganismo continúan su
proceso de adaptación; fase exponencial III, la velocidad de crecimiento es máxima y el tiempo
de generación mínimo; y finalmente la fase IV o fase estacionaria, donde no es común observar
el crecimiento del número de bacterias. (Ospina, Mejía Restrepo, Osorno Bedoya, Márquez, &
Morales, 2012)
caracterizacion inicial del
mieral
Adaptación de A.
ferrooxidans a diferentes
mallas Tyler (200 y 325)
Ensayos de Biooxidacion
Biooxidación
de
Arsenopirita

8. 3.1.3. Biodesculturización de carbones en suspensión
El proceso de biodesulfurización es autorregenerador del catalizador, y con base en el mecanismo
de reacción implícito en el proceso, también se genera el medio ácido necesario para que se lleve
a cabo la reacción (Rawlings 2005, Sand y Gehrke 2006); además podría proporcionar rutas
alternativas para el proceso de conversión y limpieza del carbón. (MORALES, 2013)
En el artículo revisado evaluó la influencia de la relación inicial de Fe3+/Fe2+ en el proceso de
biodesulfurización de una muestra de carbón. Se utilizó un medio de cultivo empleando una cepa
de Acidithiobacillus ferrooxidans con una concentración inicial de hierro total de 1200 mg/L,
variando las proporciones Fe3+/Fe2+ entre 80:20, 50:50 y 20:80 respectivamente. Se utilizó un
tamaño de partícula pasante de malla 60. Se analizaron los principales factores fisicoquímicos
que pueden influir, con monitoreos de pH y potencial redox en el líquido lixiviante y mediciones
de concentración de hierro total, Fe3+ y Fe2+ en solución. De acuerdo con los resultados
obtenidos, los experimentos 50:50 y 20:80 mostraron mayor eficiencia, presentando los mayores
porcentajes de biolixiviación de hierro en solución, alcanzando 65% y 74% respectivamente de
oxidación de pirita después de 14 días de proceso. (MORALES, 2013).
3.1.4. Afexiones a la salud por relaves mineros
Estas afexiones suelen darse por metales pesados que se encuentran de manera natural en el
ambiente, pero por actividades antropogénicas han dado como resultado el incremento de
concentración de estos metales, causando daños hacia la salud, mayormente este afecta a los niños
y ancianos.
El Perú es productor de plomo, el cual es un factor contaminante para la población debido a la
explotación minera y sus relaves mineros, esto se da mayoritariamente en la sierra.
Según un estudio se realizó una evaluación a niños del departamento de Pasco, donde existen
relaves mineros con alto contenido de metales pesados. Principalmente se basaron en el plomo,
en el cual se demostró que las poblaciones presentan alto contenido del metal mencionado, por lo
que es recomendable que las poblaciones no sean habitadas por salud.
En caso de la oroya se encontró que 25% de los neonatos ya tienen valores de plomo superiores
a 10 µg/dL (14), diferentes estudios realizados en niños, y en niños de 6 meses a 6 años se detectó
que 99,9% excedía estos valores. (Astete, y otros, 2009).

9. IV. Conclusiones
El consorcio conformado por A. ferrooxidans y Sulfobacillus sp, demuestra capacidad de
resistencia a altas concentraciones de cobre (1,000 mM) y sirve de modelo para estudios de alta
resistencia al cobre ya que es usado en procesos de biolixiviación con contenidos superiores a
1000 mM de cobre, también se establece que estas especies logran ser un bioindicador de elevadas
concentraciones de cobre en drenajes ácidos de minas, PLS y relaves en operaciones industriales
mineras.
Los procesos convencionales en comparación a los biotecnológicos representan algunas
desventajas debido a que este ultimo representa : una amplia versatilidad a la hora de elegir el
mejor método , el cual va desde un trabajo in-situ, incluso reactores inspeccionados con cabida
de tratamiento de alrededor de 1000 toneladas por día para oro, no causa contaminantes gaseosos,
presentando una fácil y económica neutralización y disposición de desechos sólidos y líquidos,
sencillez y versatilidad del diseño que consiente su uso en locaciones remotas, sin necesidad de
mano de obra muy calificada.
Asimismo, tienen la destreza de poder ser empleados en montajes complejos como
integridad de procesos ya efectivos. Los procesos biotecnológicos aplicados a la minería son
considerados internacionalmente como una opción “más limpia”, mostrando ventajas partiendo
del punto de vista ambiental hasta el económico. En ese sentido las aplicaciones biotecnológicas
se asignan como opciones viables para la solución a variados problemas provocados por la
industria minero-metalúrgica, utilizándose en diversos procesos desde el pretratamiento oxidante
de materiales refractarios hasta la recuperación de metales como el oro y la plata, logrando una
posterior recuperación de metales base como son el Zn, Cu, Pb, Co, Ni y Ti, mediante el
biotratamiento de diversos materiales manejados en la industria como la desulfurización de
carbones, bioblanqueo de caolines, entre otros .
Las rizobacterias logran solubilizar cobre metálico y los procesos de biosorción y
bioacumulación fueron 44 y 13 veces mayores .

10. Las diferentes capacidades de estas bacterias, aisladas de la rizosfera de plantas que se
desarrollan en sitios contaminados con elementos potencialmente tóxicos (Cu, Ni, Zn, Pb y Cd,
entre otros), se debe explorar con mayor profundidad para la ejecución de opciones biológicas
para la remediación de suelos y limpieza de aguas.
Contrariamente de las supuestas ventajas que presenta la biominería sobre otras
alternativas, esencialmente desde el punto de vista ambiental, y que los nuevos depósitos
minerales descubiertos tienen bajas leyes haciendo aún menos rentables las operaciones
pirometalúrgicas, el impacto de esta tecnología en las operaciones comerciales, es relativamente
bajo.
V. Referencias
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