Biolixiviación microbiana del cobre como tecnología

para la explotación del mineral microbial

rEsumEn

La búsqueda de alternativas tecnológicas

sostenibles para el drenaje ácido de minas es una

necesidad. El propósito del estudio fue analizar

de forma exploratoria la biolixiviación del cobre

como tecnología de extracción del mineral. Desde

el 2014 hasta el 2015 se determinó la producción

promedio máxima microbiana de lixiviados

pertenecientes a cuatro botaderos del asiento

minero de Toquepala pertenecientes a la Empresa

Southern Perú Coper. Las concentraciones

promedio con relación a la determinación de

cobre (0, 5, 10, 15, 20) fueron: 8,903089987

± 0,026; 7,778151250 ± 0,058, 7,204119983

± 0,071, 7,041392685 ± 0,039 y 7,000000000

± 0,016 donde se encontró diferencias

estadísticamente signicativas (p<0,05). Los

resultados experimentales indicaron que, el

cobre puede extraerse mediante el proceso de

biolixiviación.

Palabras clave: drenaje ácido, biolixiviación,

cobre, extracción mineral

aBstraCt

e search for sustainable technological

alternatives for acid mine drainage it is a

necessity. e purpose of study was to explore

exploratoryly the bioleaching of copper as a

mineral extraction technology. From 2014

to 2015, the maximum average microbial

production of leachates belonging to four mining

dumps of Toquepala belonging to Southern Peru

Copper Company was determined. e average

concentrations in relation to the determination

of copper (0, 5, 10, 15, 20) were: 8,903089987

± 0,026; 7,778151250 ± 0,058, 7,204119983 ±

0,071, 7,041392685 ± 0.039 and 7,000000000

P  R E L



D M C C



Laboratorio de Biotecnología Microbiana.

Facultad de Ciencias. Universidad Nacional

Jorge Basadre Grohmann (UNJBG). Tacna,

Perú.

paolaeyzaguirre41@gmail.com

daladiercastillo@hotmail.com

Microbial bioleaching of copper as a technology for the exploitation of

microbial mineral

Recibido: noviembre 12 del 2018 | Revisado: diciembre 18 del 2018 | Aceptado: febrero 12 del 2019

https://doi.org/10.24265/campus.2019.v24n27.04

| C | L,  | V. XXIV | N. 27 | PP. - | - |  |  -

de San Martín de Porres. Este artículo se distribuye en los términos de la Licencia Creative Commons Atribución No-comercial

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Introducción

La exposición a los relaves (Nejeschle-

bová et al., 2015) y remoción de tierra

para la extracción de elementos metálicos

como el cobre ocasiona contaminación

ambiental (Amari et al., 2014; Beylot &

Villeneuve, 2017; Kefeni et al., 2017).

El cobre es un elemento no ferroso muy

costoso y altamente demandado a nivel

mundial (Volchko et al., 2017), cuyas

reservas podrían agotarse para el 2050

(Brown, 2006).

El cobre, una vez impregnado en

aquellos materiales catalogados como

contaminados, puede recuperarse me

diante técnicas ex–situ de lavado químico

(Karlfeldt, Yillin & Strömvall, 2013). La

lixiviación es una de las técnicas de recu

peración (Adedigba, 2015; Andersson &

Lundström, 2015) existiendo bacterias

asociadas durante el proceso (Kondrat’eva

et al., 2012; Hao et al., 2016) las cuales,

a través de tecnologías genéticas son iden

ticadas (Korehi, Blothe & Schippers,

2014; Gupta et al., 2017). Con la na

lidad de proteger el entorno ambiental,

tecnologías como la biolixiviación se apli

can de forma sistemática (Johnson, 2014;

Harrison, 2016; Cox & Bryan, 2017; Yin

et al., 2018) y en particular, en aquellos

concentrados de cobre (Brierley, 2016).

Desde la década de 1940, la biosolu-

bilización de óxidos y sulfuros metálicos

(Mishra et al., 2005) en la minería de co-

bre se practican en varios países con nes

comerciales (Ehrlich, 2001). Durante el

proceso de lixiviación diversas especies se

encuentran involucradas como por ejem-

plo: Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidi-

thiobacillus thiooxidans, Acidithiobacillus

caldus, Acidithiobacillus albertis, Acidi-

thiobacillus acidophilus, Acidithiobacillus

concretivorus, Acidithiobacillus prosperus

(Hoque & Philip, 2011) y Leptospirillum

ferrooxidans (Ewart & Martin, 1991; Bo-

secker, 1997; Rawlings, 2013). La inmo-

vilización con Acidithiobacillus ferrooxi-

dans, oxidan un sustrato que contiene

el hierro ferroso (Fe

) para formar com-

puestos de hierro férrico (Fe

) en solu-

ción altamente ácida y cada vez más, está

siendo utilizada para la biooxidación de

hierro Fe

(Mazuelos et al., 1999; Giave-

no et al., 2008).

El cobre al ser un elemento esen-

cial para los seres vivos (Taiz & Zei-

ger, 2010) debido a la participación en

múltiples procesos redox, formación del

grupo prostético de algunas enzimas y

en el transporte de electrones durante el

proceso de la fotosíntesis, además de la

respiración celular (Fernández & Hen-

ríquez, 1991; Maksymiec, 1997; Yruela,

2005), es que su interés de explotación es

reconocido. El propósito del estudio fue

analizar la biolixiviación del cobre como

tecnología de extracción del mineral.

Desarrollo

El drenaje ácido durante los procesos

biolixiviantes, por lo general, tiene im-

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± 0,016 where statistically signicant dierences

were found (p <0,05). e experimental results

indicated that copper can be extracted through

the bioleaching process.

Key words: acid drainage, bioleaching, copper,

mineral extraction

pactos ambientales negativos (Vahidi &

Zhao, 2016; Jones & Johnson, 2016; Bo-

nilla et al., 2018) por cuanto, la aplica-

ción de procesos biotecnológicos resulta

de interés para la extracción de minerales

(Watling, 2016).

A temperatura y presión atmosférica

relativamente baja los procesos de bio-

lixiviación son funcionales y sostenibles

debido a la reducción del costo energé-

tico, baja emanación de gases y limitada

dependencia sobre reactivos costosos y

agresivos (Bryan et al., 2015).

Aunque la biolixiviación no es 100%

eciente para la recuperación de mine-

ral(Simate & Ndlovu, 2014), al menos

permite remediar en parte, el impacto

zonal de la actividad minera (Park et al.,

2015). A partir de la selección sobre cua-

tro botaderos que presentaron lixiviados

del mineral calcopirita de baja ley, ubi-

cados en el asiento minero de Toquepala

y pertenecientes a la Empresa Southern

Perú Cooper, fueron analizadas desde

julio (2014) hasta julio (2015) diversas

muestras en el Laboratorio de Biotec-

nología Microbiana de la Facultad de

Ingeniería Metalúrgica perteneciente a

la Universidad Nacional Jorge Basadre

Grohmman, Tacna-Perú.

Una vez muestreadas la masa mineral

de interés se sumergieron en 3L de medio

9K (líquido modicado) a pH 1,8 don-

de se insuó, 1 vvm de aire durante 15

días a temperatura ambiente (25ºC) con

agitación diaria (biorreactor). Se sembró

mediante asa de Koll por extensión, inó-

culos tomados del cultivo de enriqueci-

miento sobre la supercie del medio de

cultivo agar, 9K contenido en placas Petri

las cuales fueron incubadas a temperatura

ambiente por 15 días para su observación

al microscopio.

Para la obtención del inóculo (consor-

cio microbiano) se tomó 0,5L de cultivo

enriquecido por cultivo de enriqueci-

miento; y por separado se agregó con 3L

de medio 9K líquido, pH 1.8, conteni-

do en un biorreactor que se agitó diaria-

mente por 15 minutos, durante 15 días a

temperatura ambiente con una aireación

de 1 vvm.

La Tabla 1 muestra la concentración

promedio de cobre y la producción pro-

medio máxima microbiana donde se en-

contró diferencias estadísticamente signi-

cativas (p<0,05) en esta última variable

(Tabla 2).

Tabla 1

Concentración de cobre / producción máxima microbiana

Concentración de

cobre (ppm)

Producción máxima microbiana

(logaritmo de cel/ml)

0 8,903089987 (1)

5 7,778151250 (2)

10 7,204119983 (3)

15 7,041392685 (4)

20 7,000000000 (5)

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B           

Tabla 2

Análisis de la varianza

FV SC gl CM Coeciente F Valor P

Entre grupos 7,6717 4 1,91792 239142713,20 0,0000

Intra grupos 8,02E-8 10 8,02E-9

Total (Corr.) 7,6717 14

Prueba de Bonferroni

Producción máxima

microbiana

Grupo homogéneos

5 a

4 b

3 c

2 d

1 e

Programa estadístico Statgraphics Centurium 18

Según el estudio con enfoque cuanti-

tativo y estado actual del conocimiento

exploratorio, hubo posibilidad de extraer

mediante procesos biolixiviación el cobre

donde la producción máxima microbia

na estuvo en función a la concentración

de dicho elemento. Asimismo, para es

tudios futuros, se requiere establecer un

diseño de experimento donde se deter

minen reacciones redox que puedan in-

uir en la optimización del crecimiento

microbiano.

Se concluyó que el mineral puede re-

cuperarse siendo rentable en aquellos

sitios donde existe exposición contami-

nante y para ello, el proceso biotecnoló-

gico por biolixiviación lo permitió.

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