¿En qué consiste la biolixiviación y cuáles son sus fundamentos microbianos y aplicaciones industriales?

La biolixiviación es un proceso de extracción de metales a partir de minerales y menas mediante el uso de organismos vivos, principalmente microorganismos acidófilos. Esta técnica forma parte de la biohidrometalurgia y permite disolver elementos como cobre, zinc, plomo, arsénico, antimonio, níquel y cobalto de forma más sostenible que los métodos térmicos o químicos tradicionales.

¿Cómo intervienen los microorganismos en la disolución de los minerales?

Los microorganismos actúan oxidando minerales sulfurados, que representan la forma más abundante de los metales en la corteza terrestre. Especies de bacterias y arqueas obtienen energía al oxidar iones ferrosos (Fe2+) a iones férricos (Fe3+), o bien oxidando el azufre reducido. Este ion férrico actúa a su vez como un agente oxidante natural que descompone la estructura del mineral, liberando los cationes metálicos de interés en soluciones acuosas.

En el caso específico de la pirita, el proceso implica varias etapas químicas y biológicas interconectadas donde el ion ferroso es regenerado continuamente por la actividad microbiana aeróbica.

Las reacciones continúan transformando compuestos intermedios como el tiosulfato hasta generar sulfato y cerrar el ciclo oxidativo del sistema minero.

La ecuación global del proceso demuestra la obtención final de sulfato de hierro y ácido sulfúrico a partir del mineral sulfurado.

¿De qué manera se aplica la biolixiviación en la recuperación del cobre?

El proceso para los minerales sulfurados de cobre comparte principios similares a los de la pirita, aunque su eficiencia varía según la especie mineralógica. Los minerales secundarios como la calcosina resultan altamente accesibles, mientras que los primarios como la calcopirita son más refractarios.

Las reacciones secundarias aseguran la regeneración del agente oxidante mediante el consumo de oxígeno y la acción microbiana sobre el azufre elemental generado.

El azufre resultante es transformado en sulfato, completando la cadena de disolución del metal dentro de los circuitos operacionales.

La estequiometría neta resume la liberación del cobre disuelto y los subproductos sulfatados derivados del tratamiento de la mena de cobre.

¿Cómo se extraen y purifican los metales disueltos tras la acción microbiana?

Una vez que los cationes metálicos se encuentran en solución acuosa, se utiliza un proceso de extracción por solvente empleando compuestos orgánicos selectivos, tales como las oximas. Estos compuestos forman un complejo metálico liposoluble que se separa fácilmente de la fase acuosa utilizando un solvente como el queroseno. Posteriormente, al añadir ácido concentrado, se invierte la reacción para liberar los iones de cobre en una solución electrolítica concentrada, la cual se somete a electroobtención para depositar cobre de gran pureza sobre los cátodos.

¿Qué papel desempeñan los hongos en los procesos de biolixiviación?

Además de las bacterias y arqueas acidófilas, diversas especies de hongos filamentosos pertenecientes a géneros como Aspergillus y Penicillium participan en la solubilización de metales. Su eficacia se fundamenta en la secreción de ácidos orgánicos, como el ácido cítrico producido por Aspergillus niger, los cuales interactúan con las redes cristalinas de los minerales y facilitan la liberación de elementos metálicos valiosos como estaño, aluminio, níquel y cinc.

¿Cuáles son las ventajas y desventajas ambientales y económicas frente a la pirometalurgia?

La biolixiviación destaca por su menor consumo energético al prescindir de procesos intensivos de molienda y fundición, además de operar con altas tasas de recirculación de agua y no emitir gases contaminantes como dióxido de azufre. No obstante, sus principales desventajas radican en una cinética de extracción mucho más lenta en comparación con la fundición tradicional y en el riesgo potencial de generar drenajes ácidos si el manejo de los efluentes y el cierre de faenas no se planifican adecuadamente.

Sources & Further Reading

Muravyov, Maxim I., Fomchenko, Natalya V., y Kondrat’eva, Tamara F. (2015). Two-step biooxidation for gold recovery from sulfidic concentrates. Journal of Biotechnology, 208, S47.

Parada, Pilar, Bobadilla-Fazzini, Roberto, y Flickinger, Michael C. (2009). Bioleaching of Minerals by Acidophile Microorganisms. John Wiley & Sons, Inc.