Biotehnologia de recuperare a metalelor din zăcăminte

BIOMINERITUL

Biomineritul reprezintă un complex de aplicaţii biotehnologice destinate recuperării din zăcăminte epuizate, prin extracţia acestora cu ajutorul microorganismelor specializate, în locul tehnologiilor convenţionale.

Biomineritul devine pe zi ce trece tot mai frecvent utilizat, deoarece este un procedeu biotehnologic extrem de eficient, sigur şi economic , dar mai ales deosebit de compatibil cu mediul, spre deosebire de metodele tradiţionale de minerit, utilizate în ultimul secol.

Biomineritul include două tipuri diferite de procese botehnologice, şi anume : biosolubilizarea sau bioleşierea şi biooxidarea , ambele fiind realizate prin acţiunea specifică a unor populaţii de microorganisme.

1.1 Microorganisme utilizate în biominerit

Există două categorii de specii bacteriene, prezente în mediul natural, care pot să oxideze sulfurile metalelor şi să solubilizeze mineralele din care provin, facilitând astfel extracţia metalelor respective din zăcăminte.

Dintre speciile de microorganisme testate pentru capacitatea lor de a solubiliza şi a oxida compuşii metaliferi, bacteriile s-au dovedit a fi cele mai potrivite pentru a fi utilizate în procesele de extracţie şi recuperare a metalelor din minereurile epuizate.

Printre caracteristicile morfo-fiziologice şi biochimice, pe care trebuie să le îndeplinească bacteriile utilizate în biominerit, se pot enumera următoarele:

- Să fie autrotofe , respectiv să posede capacitatea de a sintetiza molecule organice nutritive din surse anorganice, fie prin chemosinteză, în funcţie de variaţiile condiţiilor de mediu;

- Să fie termofile, respectiv să deţină capacitatea de a supravieţui la temperaturi ridicate, deoarece procedeele de extracţie a metalelor presupun producerea unei mari cantităţi de căldură;

- Să fie acidofile şi alcalofile , deopotrivă , deoarece biominerittul implică utilizarea atât a acizilor, cât şi a bazelor tari.

1.2 Specii de microorganisme utilizate în biominerit

Microorganismele sunt utilizate nu numai pentru oxidarea mineralelor metalifere şi concentrate , ci ca agenţi de flotaţie pentru tratarea mineralor sau pentru extracţia şi concentrarea metalelor din soluţie .

Până în prezent , în aplicarea tehnologiilor de recuperare a metalelor din zăcăminte au fost utilizate următoarele specii bacteriene: Thiobacillus ferroxidans , T.thiooxidans, T.organosporus , Leptosprillium ferooxidans, Sulfobacillus thermosulfoooxidans, Sulfooxidans acidocaldarius , S.brierlez, Thermothrix thioparus.

Thiobacillus ferooxidanseste o specie bacteriană chemotrofă, moderat termofilă, care poate produce energie pentru oxidarea compuşilor anorganici cum sunt cei ai fierului si sulfului. Este cea mai des utilizată specie bacteriană în activităţile de biominerit şi deţine un rol fundamental în procedeele de recuperare a metalelor din minereuri, prin realizarea conversiei Fe feros(Fe²) la Fe feric (Fe³).

Sulfolobus acidocaldarius şi S. Brierleyce fac parte din grupul Archaebacteria, sunt prezente în izvoarele termale, frecvent ataşate de particule de sulf elementar, prin intermediul unor fimbrii inegale, gradul de aderenţă microbiană fiind proporţional cu numărul şi lungimea acestor organite celulare. Aceste bacterii îţi obţin energia metabolică din oxidarea Fe şi S iar sursa lor de carbon este asigurată prin descompunerea CO2, precum şi a altor compuşi organici simpli.

Sulfolobus sp. atacă uşor anumite minerale, cum sunt: calcopirita, molibdenitul, considerate ca fiind recalcitrante la acţiunea altor bacterii , în măsura în care acestea nu conţin şi alte elemente toxice pentru microorganisme.

Thermothrix thioparus este o bacterie filamentoasă , extrem de activă la temperaturi de 60-75Cº, care proliferează pe substraturi formate din minereuri de pirită şi a cărei prezenţă a fost evidenţiată în apele termale cu u nivel de pH aproape neutru.

1.3. Biosolubilizarea microbiană a metalelor

Termenul de biosolubilizare se referă la ansamblul modalităţilor tehnice şi tehnologice, care conduc la eliberarea metalelor din zăcăminte sau din depozitele de steril şi recuperarea lor cu ajutorul unor specii de microorganisme înalt specializate pentru acumularea acestora.

Solubilizarea sau leşierea metalelor din zăcăminte a fost considerată mult timp rezultatul al unor reacţii pur chimice, deşfăşurate în prezenţa apei şi a oxigenului atmosferic. Astfel, s-a demonstrat că bacteriile pot acţiona pe două căi:

- Directă – prin oxidarea nemijlocită a mineralelor sulfurate;

- Indirectă – prin participarea la procesele de oxidare cu producerea de Fe³+ şi H2SO4.