Efecto-lixiviante-causado-bacterias-mesofilas-autoctonas-e-inoculadas-sobre-jales-frescos-de-minera-tizapa-por-pruebas-de-intemperismo-acelerado

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE 
MÉXICO 
 
 
 FACULTAD DE QUÍMICA 
 
 
 
“Efecto lixiviante causado bacterias mesófilas, 
autóctonas e inoculadas, sobre jales frescos de 
Minera Tizapa por pruebas de intemperismo 
acelerado.” 
 
 
 
 
T E S I S 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: 
INGENIERA QUÍMICA METALÚRGICA 
P R E S E N T A: 
YANET ZAMORA DUARTE 
 
 
 
 
 
 
México, DF. 2008 
 
 
 
 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
 
 
JURADO ASIGNADO: 
 
 
PRESIDENTE. Prof. Antonio Huerta Cerdán 
 
VOCAL. Prof. Rosa Elva Rivera Santillán 
 
SECRETARIO. Prof. Ventura Becerril Reyes 
 
1er. SUPLENTE. Prof. Ciro Eliseo Márquez Herrera 
 
2do. SUPLENTE. Prof. Faustino Juárez Sánchez 
 
 
UNIVERDIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO, FACULTAD DE QUÍMICA 
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA, EDIFICIO D LAB.212 
 
 
 
ASESOR DEL TEMA: M. en I. Ventura Becerril Reyes 
 
 
______________________________ 
Firma 
 
SUPERVISOR TÉCNICO: Dra. Rosa Elva Rivera Santillán 
 
 
______________________________ 
Firma 
 
 
SUSTENTANTE: Yanet Zamora Duarte 
 
 
______________________________ 
Firma 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
 
Le agradezco a mi asesor de tesis al M. en I. Ventura Becerril Reyes por 
todo su apoyo para sacar adelante este trabajo, ya que con su ayuda me 
permitió realizar el más grande de mis logros. 
 
Agradezco a la Doctora Rosa Elva Rivera Santillán por el apoyo que me 
brindo para la realización de mi tesis, así como por su aportación de 
conocimientos para mejorar este trabajo. 
 
Le doy las gracias al M. C. Antonio Huerta Cerdán, por el tiempo 
dedicado para las correcciones y sugerencias del presente trabajo. 
 
Agradezco a la DGAPA-UNAM por el financiamiento aportado al 
proyecto PAPIIT-IN 223306 “Estudio de biolixiviación de sulfuros de 
cobren en columna y en reactores agitados”. 
 
A los técnicos asesores: IQ Iván Puente Lee (MEB, USAI), Q. Cecilia 
Salcedo (DRX, USAI), M. en C. Ciro Márquez (EAA, ICP del 
Departamento de Ingeniería Metalúrgica) por los servicios recibidos 
durante el desarrollo experimental de este trabajo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEDICATORIAS ESPECIALES 
 
 
Este trabajo lo quiero dedicar a las personas más importantes en mi vida 
 
A MIS PADRES. a la Sra. Gloria Duarte Padrón y al Sr. Andrés Zamora 
Casillas a ustedes les agradezco por todo su apoyo y por brindarme la 
oportunidad de realizar mi gran sueño, por darme todo su cariño y 
amor como también de sus regaños y consejos, por el tiempo que me 
esperaron para el término de este Triunfo. 
 
A mi hermana Gris que me apoyo y me aconsejo que no dejara mis 
sueños, hermanita gracias por estar siempre a mi lado y por tu cariño 
que siempre me demostraste, también por haber traído al mundo a esta 
personita tan linda “Leonor” que dio vida y alegría a nuestra casa, 
también le doy la bienvenida a mi cuñado y las gracias por sus consejos 
Carlos Alberto González. 
 
A mi hermano Andrés Jr por estar en casa cada día que llego, por todas 
las peleas que hemos tenido, pero sabes que te quiero mucho, hermano 
realiza tu sueño y tu tus metas recuerda que somos muchos los que te 
apoyamos. 
 
Para Fernando Flores Alvarez, a ti en especial te dedico esta tesis por 
todo el tiempo que hemos compartido juntos, por darme la oportunidad 
de conocerte, gracias por estar conmigo en los tiempos más difíciles, 
también por las largas jornadas de trabajo que tuvimos en la carrera, 
por todos esos momentos de diversión y de enojo que pasamos, por tantas 
cosas que hemos compartido, por estas y mucho más razones sabes que 
eres una persona muy especial a la cual quiero mucho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEDICATORIAS PARA MIS AMIGOS 
 
 
A mis amigas incondicionales, Sofía Santos y Ofelia Chavarin, ustedes 
han sido mis compañeras y amigas que me han acompañado por todo 
este tiempo, a las cuales quiero y aprecio mucho, gracias por estar 
siempre conmigo. 
 
Para mi asesor Ventura, que más que mi asesor fue un gran amigo en el 
cual me pude apoyar para cualquier dificultad, gracias Ventura por 
toda tu amistad. 
 
 A mis amigos con los que compartí mi Licenciatura: 
 
Fernando, Leo Luna, Pepé, Adair, Hugo, Cesar, , Leo Equihua, Walter, 
Ventura, Edgar Onofre, Atahualpa, Emerson, Juan Ramón, Israel, Juan 
Manuel (capullo), Manuel (compa), José Luis, Memo, Sergio (Inge), Laura, 
Oscar Emilio, Saúl , Erika, Pepe (el guapo), Osvaldo, Daniel, Ernesto, 
Sergio Téllez, Jaime, Gerardo Charcas, Jhony, Ángel, Javier, Quintila. 
 
A mis compañeros del grupo de trabajo de biohidrometalurgia que 
hicieron que el trabajo en el laboratorio fuera agradable: Fer, Ventura, 
Leo luna, Hugo, Luis Soto, Isidro. 
 
A Edgar Onofre, después de ser tu alumna del lab. de corrosión, llegaste 
a ser mi amigo, con este tiempo que llevamos como amigos te aprecio 
mucho, porque me diste muy buenos consejos y porque me enseñaste a 
valorar que se aprende de los errores. (porque fuiste el único profesor de 
toda mi carrera que me puso 5 en una práctica). Eres un muy buen 
amigo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 INDICE 
Prefacio 
 
i 
 Objetivo general iii 
 Objetivo particular iii 
 CAPÍTULO 1 1 
1. Introducción 2 
 1.1 Breve revisión histórica de la minería en México 2 
 1.1.1 México en la producción minera mundial 2 
 1.2 Relaves o residuos de mina 3 
 1.2.1 Drenaje ácido de mina (DAM) 4 
 1.2.2 Toxicidad del DAM 5 
 1.2.3 Etapas y mecanismos de generación de DAM 5 
 1.2.4 Principales microorganismos participantes en la disolución de minerales 
presentes en los jales. 
 
8 
 1.2.5 Tipos de microorganismos 8 
 1.2.6 Bacteria Acidithiobacillus Ferrooxidans 9 
 1.3 Predicción del DAM 9 
 1.4 Pruebas estáticas y cinéticas 10 
 1.4.1 Pruebas estáticas 11 
 1.4.1.1 Prueba de Generación Neta de Ácido (GNA) 11 
 1.4.1.2 Balance Ácido Base (BAB) 12 
 1.4.1.3 Potencial de Neutralización 12 
 1.4.2 Pruebas cinéticas 14 
 1.4.3 Prueba de celdas húmedas 15 
 1.5 Tratamientos pasivos para Drenajes Ácidos 15 
 1.6 Enfoques ambientales en el manejo de jales o relaves mineros 16 
 CAPÍTULO 2 17 
2 Desarrollo experimental 18 
 2.1 Muestra, Reactivos, Material, y Equipo 19 
 2.2 Procedimiento 19 
 2.2.1 Preparación de la muestra 20 
 2.3 Caracterización química de la muestra 21 
 2.3.1 Pruebas de orientación 21 
 2.3.2 Análisis cuantitativo de metales por Espectroscopía de emisión de plasma 
inductivamente acopado (ICP) 
 
21 
 2.3.3 Difracción de Rayos X (DRX). 21 
 2.3.4 Observación al Microscopio Electrónico de Barrido. 21 
 2.4 Pruebas estáticas 21 
 2.5 Estudio de biooxidación. 22 
 2.5.1 Selección del medio de cultivo 22 
 2.5.2 Reactivación de cepas y adaptación de las cepas al mineral. 22 
 2.5.3 Medición de parámetros. 23 
 2.5.4 Cinética de biooxidación. 23 
 2.6 Pruebas cinéticas o de Intemperismo Acelerado en presencia de microorganismos 24 
 2.6.1 Construcción de celdas húmedas. 24 
 2.6.2 Montaje del equipo. 25 
 2.6.3 Preparación de cultivosde las cepas seleccionadas 26 
 2.6.4 Operación de celdas húmedas. 26 
 CAPÍTULO 3 27 
3 Resultados y Discusión 28 
 3.1 Sitio y origen de la muestra (Minera Tizapa) 28 
 3.2 Caracterización química. 29 
 3.2.1 Análisis cuantitativo de metales por Espectroscopía de emisión de plasma 
inductivamente acopado (ICP). 
 
29 
 3.2.2 Difracción de Rayos X 30 
 3.2.3 Observación al Microscopio Electrónico de Barrido (MEB) 30 
 3.3 Pruebas estáticas 31 
 3.4 Reactivación y Adaptación de cepas 31 
 3.4.1 Reactivación de cepas al mineral 31 
 3.4.2 Adaptación de las cepas al mineral (cinética de biooxidación) 32 
 3.4.2.1 Evolución del pH. 33 
 3.4.2.2 Evolución del potencial (oxido - reducción). 34 
 3.4.2.3 Crecimiento bacteriano. 36 
 3.4.2.4 Disolución de Fe 38 
 3.4.2.5 Disolución de Cu. 39 
 3.5 Cinética de biooxidación (tercer pase de adaptación). 40 
 3.5.1 Evolución del pH. 40 
 3.5.2 Evolución del potencial. 41 
 3.5.3 Evolución del crecimiento de las bacterias. 42 
 3.5.4 Cinéticas de disolución de metales pesados. 42 
 3.5.4.1 Disolución de Fe. 42 
 3.5.4.2 Disolución de metales tóxicos. 43 
 3.5.4.3 Caracterización de residuos de biooxidación 44 
 3.6 Pruebas cinéticas en celdas húmedas en presencia de microorganismos. 45 
 3.6.1 Evolución del pH 46 
 3.6.2 Comportamiento del Potencial. 47 
 3.6.3 Evolución del crecimiento celular. 48 
 3.6.4 Comportamiento de la Conductividad y Resistencia. 49 
 3.6.5 Comportamiento de la concentración de Fe. 50 
 3.6.6 Disolución de metales pesados. 51 
 3.6.7 Caracterización de los residuos de Biooxidación 52 
 CAPÍTULO 4 53 
4 Conclusiones 54 
 Referencias Bibliográficas 55 
 Anexo I 59 
 
 
 
Prefacio 
 
 i
 
 
 
 
 
 
PREFACIO 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prefacio 
 
 ii
Prefacio 
Para la industria minero-metalúrgica la explotación de yacimientos minerales es una de las 
actividades más importantes, sin embargo esta actividad produce una gran cantidad de 
desechos de mina entre los cuáles destacan los jales o relaves, que son el producto final del 
beneficio de minerales. Estos se caracterizan por tener cantidades importantes de minerales 
sulfurosos, principalmente pirita que al estar en contacto con el oxígeno y el agua del medio 
ambiente generan condiciones favorables para su oxidación química provocando un tipo de 
contaminación llamado Drenaje Ácido de Mina (DAM), que puede ser acelerado si en los jales 
se encuentran bacterias. 
 
El DAM es uno de los problemas de contaminación ambiental más graves de la minería, porque 
afecta a ríos, lagos, suelos, flora, fauna, etc. Se caracteriza por su elevada acidez y 
concentraciones altas de metales pesados disueltos. 
 
En este trabajo se realiza una investigación para evaluar la potenciabilidad de este tipo de 
contaminación. El estudio se realizó con muestras de jales proporcionados por la Cía. Minera 
Tizapa de Grupo Peñoles. Utilizando cuatro cepas de bacterias conservadas en stock en el 
laboratorio de investigación de biohidrometalurgia. 
 
En el capítulo 1 de esta tesis se presenta una breve introducción de la historia minera en 
México y las características del DAM, también se hace hincapié en los diferentes tipos de 
cepas bacterianas mesófilas que participan en la generación del DAM. En el capítulo 2 se 
describe el procedimiento experimental utilizado en el desarrollo de esta investigación, en el 
capítulo 3 se analizan y discuten los resultados experimentales a partir de los cuáles se 
obtuvieron las conclusiones de esta investigación las cuáles se reportan en el capítulo 4. En el 
capítulo 5 se enumeran las referencias bibliográficas y por último en el capítulo 6 se presenta 
el anexo I correspondiente a los difractogramas utilizados para la elaboración y preparación de 
este trabajo. 
iii
 
Objetivos 
 
Objetivo General: 
 
 Realizar un estudio con Jales provenientes de Minera Tizapa para determinar si son 
potencialmente generadores de Drenaje Ácido de Mina (DAM), para posteriormente tomar 
medidas para disminuir la problemática que ocasiona este tipo de contaminación. 
 
 
Objetivos Particulares: 
 
 Obtener cultivos de cepas biooxidantes mesófilas (35ºC) disponibles en stock en el 
laboratorio 212 de Metalurgia Extractiva. 
 
 Adaptar las cepas bacterias mesófilas (35ºC) al mineral y a las condiciones de temperatura, 
agitación orbital y al medio de cultivo utilizando la técnica convencional de pases sucesivos 
en reactores agitados. 
 
 Seleccionar la cepa y condiciones que mejor se adapten al mineral, para realizar las 
pruebas de Intemperismo acelerado en celdas húmedas. 
 
 Comparar los estudios realizados en reactores agitados con los efectuados en las celdas 
húmedas y determinar si los jales de Minera Tizapa son potencialmente generadores del 
Drenaje Ácido de Mina (DAM). 
Introducción Capítulo I 
 
 1
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 1 
 
INTRODUCCION 
 
 
 
 
 
 
 
Introducción Capítulo I 
 
 2
1. Introducción 
1.1 Breve revisión histórica de la minería en México 
 
A lo largo de la historia económica y política de México, la industria minera ha desempeñado un 
papel muy importante, con la producción no sólo de joyas y objetos artísticos, sino también de 
herramientas para la agricultura, la pesca, la caza y otras actividades para la subsistencia 
cotidiana. La riqueza mineral de México es muy amplia, existe una gran variedad de minerales, los 
cuáles se encuentran en formaciones llamadas yacimientos, localizados en la República Mexicana. 
Con el atractivo de los metales preciosos se descubrieron grandes minas de plata. Una de ellas fue 
la de Zacatecas, la cual fue descubierta en 1546, en 1552, la mina de Pachuca empezó a 
explotarse y en 1554 se descubren las minas de la región del Norte así como la de Guanajuato la 
que comenzó a explotarse en 1564 (1). 
 
1.1.1 México en la producción minera mundial 
 
México destaca a nivel mundial por su producción y extracción de algunos elementos como oro, 
plata, plomo, cobre, zinc y fierro caracterizados por su abundancia e importancia económica, ver 
tabla 1. Algunos minerales que también destacan por su volumen de producción son: molibdeno, 
carbón mineral, manganeso, grafito, dolomita, caolín, arena sílica, yeso, wollastonita, celestita, 
feldespato, sal, diatomita, sulfato de sodio y sulfato de magnesio. En la actualidad, México ocupa el 
tercer lugar a nivel mundial en la producción de plata, el quinto en plomo y el sexto en molibdeno y 
zinc, ver tabla 2 (2). 
México en la producción mundial de minerales metálicos 
Mineral Toneladas de producción Lugar de producción en el mundo 
Plata (Kg.) 2 569 478 3º 
Plomo 118 482 5º 
Molibdeno 3 731 6º 
Zinc 426 361 6º 
Manganeso 135 893 8º 
Oro (Kg.) 21 825 9º 
Cobre 405 540 11º 
Fierro 6 887 069 13º 
Fuentes: INEGI. Estadística de la industria minero metalúrgica. México, 
La minería en México. México, INEGI, 2005. 
TABLA 1.Producción mundial de minerales metálicos, 2005. 
Introducción Capítulo I 
 
 3
En el caso de los minerales no metálicos, México ocupa el segundo lugar en la producción de 
fluorita y el quinto en la producción de grafito. 
México en la producción mundial de minerales no metálicos 
Mineral Toneladas de producción Lugar de producción en el mundo 
Fluorita 842 698 2º 
Barita 306 668 5º 
Grafito 14 769 5º 
Yeso 4 840 099 8º 
Azufre 1 121 546 13ºFuentes: INEGI. Estadística de la industria minero metalúrgica. México, 
La minería en México. México, INEGI, 2005. 
TABLA 2. Producción mundial de minerales no metálicos ,2005. 
1.2 Relaves o residuos de mina 
 
Para generar los relaves es necesario llevar a cabo primeramente un proceso de concentración del 
mineral el cual es un proceso eminentemente físico, en el que el material ya sometido a diferentes 
grados de molienda, es enviado como pulpa (sólido+agua) hacia las denominadas celdas de 
flotación, donde se hace flotar a través de la agitación mecánica e inyección de aire para formar 
abundante espuma. La fracción de material adherida a la espuma, denominada concentrado es 
recuperada en la superficie y enviada a los espesadores y filtros para quitarle la mayor parte de 
agua posible, el resto del material o pulpa estéril no flotado, es lo que se deposita como RELAVE, 
el cual se define como el deshecho mineral sólido proveniente del proceso de concentración, y es 
producido, transportado o depositado en forma de lodo. 
 
Después de almacenar los jales en montones de desecho los sulfuros, contenidos en éstos, 
quedan expuestos al oxígeno y es cuando da inicio la reacción de oxidación, si converge la 
presencia de oxígeno y agua, el DAM puede detectarse a partir de la base de los depósitos de 
desecho o en aguas subterráneas (3). 
 
Introducción Capítulo I 
 
 4
1.2.1 Drenaje ácido de mina (DAM) 
El manejo no adecuado y la forma en que son depositados los jales, ha ido agravando la 
problemática de contaminación al medio ambiente siendo necesario buscar una solución a este 
problema. El Drenaje Ácido de Mina (DAM) es una de las mayores causas de contaminación 
debido a la gran cantidad de toneladas de jales que se genera en los procesos de flotación, los 
cuales contienen metales pesados con riesgo de producir drenajes ácidos. Sin embargo pueden 
pasar años o décadas antes de que se pueda detectar el DAM. 
Se le conoce como Drenaje Ácido de Mina a las aguas de mina que fluyen en las salidas de los 
yacimientos, conteniendo altas concentraciones de metales disueltos. Los metales permanecen 
disueltos en solución hasta que el pH disminuye a 2, al llegar a este valor, se producen drenajes 
fuertemente ácidos, con altas concentraciones de sulfato y de iones metálicos en solución y con 
precipitados de diferentes hidróxidos férricos. El ácido que se genera lixiviara al mineral mientras se 
tengan las condiciones apropiadas, este proceso continuará hasta que los sulfatos sean extraídos 
completamente (4). 
Las soluciones de drenaje ácido frecuentemente presentan un color café rojizo atribuido al ion Fe 
(III); sin embargo, también puede aparecer un color azul verdoso en caso de que el hierro disuelto se 
encuentre en estado de Fe (II), que tenderá a obscurecerse por oxidación a Fe (III), a medida que 
esté expuesto al oxígeno y al aire, Fig.1 
Al no tratarse adecuadamente, los residuos mineros generan DAM, el ácido se transporta por medio 
de las lluvias o por corrientes superficiales, depositándose en los estanques de agua, arroyos, ríos, 
lagos y mantos acuíferos cercanos, donde se tendrán que emplear algunos métodos de tratamiento 
pasivo basados en procesos físicos, químicos y biológicos, los cuales pueden modificar las 
condiciones de Eh y pH de los drenajes de mina, de tal forma que se favorezca la formación de 
especies insolubles y por lo tanto la precipitación de cationes metálicos(5). 
 
 
 
Introducción Capítulo I 
 
 5
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1 Drenaje Ácido de Mina (6) 
1.2.2 Toxicidad del DAM 
En el caso de los residuos de una mina, la peligrosidad está relacionada también con el potencial 
de toxicidad, debido a la presencia de elementos dañinos, que en su mayoría son metales pesados 
o elementos no metálicos, como arsénico y selenio. Su efecto en los organismos se debe a que 
sustituyen al elemento central de una biomolécula, donde bloquean el sitio activo, descoordinan a 
los ligantes, o los precipitan, lo que evita su funcionamiento normal. 
Los elementos tóxicos más comunes presentes en los jales de las minas mexicanas son: plomo, 
cadmio, zinc, arsénico, selenio y mercurio, la peligrosidad de los residuos puede deberse a la 
presencia de compuestos, la cual no está relacionada con la del elemento pesado que lo conforma, 
sino con las propiedades del compuesto (7). 
1.2.3 Etapas y mecanismos de generación de DAM 
El drenaje ácido de mina es el resultado de la oxidación de sulfuros que se encuentran presentes 
en los jales y sus características principales son: valores bajos de pH, altos contenidos de sulfato 
(miles de mg/L), hierro (entre 50 y 1000 mg/L), Zn (200 mg/L), Magnesio (entre 1 y 100 mg/L), 
Aluminio, Plomo, Cobre, Níquel, Mercurio, Cadmio, Cromo y otros elementos tóxicos como el 
Arsénico y elevadas concentraciones de Calcio (8). 
 
Introducción Capítulo I 
 
 6
El drenaje ácido de mina se forma cuando los jales tienen una alta cantidad de pirita (FeS2) y 
cuando se encuentran en contacto con el agua y aire del medio ambiente, se produce una 
oxidación y forman ácido sulfúrico y hierro disuelto. La reacción química general que controla este 
proceso es: 
( ) ( ) +−+ ++→++ HSOFeOHgOsFeS 2227
2
4
2
222 (1) 
En presencia de oxígeno, el hierro ferroso reacciona de la forma siguiente: 
OHeFHOFe 2
3
2
2 714145.314 +→++ +++ (2) 
El ion férrico que se produce puede oxidar nuevamente a la pirita (reacción 3) o precipitar como 
hidróxido férrico (reacción 4). 
 
( ) +−++ ++→++ HSOFeOHeFsSFe 16215814 242232 (3) 
++ +→+ HsOHFeOHFe )()(33 32
3 (4) 
 
Estas reacciones generan acidez y liberan grandes cantidades de sulfatos, hierro y otros metales 
que contienen los sulfuros (As, Cd, Co, Cu, Pb, Zn, etc.), produciendo un lixiviado tóxico. Por tal 
motivo los minerales depositados no permanecen estables sino que reaccionan hasta que llegan a 
una situación de equilibrio en función de las condiciones del sitio. La liberación del ion de hidrógeno 
(H+) en los jales, depende de la capacidad del material para generar acidez (principalmente pirita) y 
de la cantidad de mineral presente para su neutralización (carbonatos, etc.) (reacción 5). 
 
)(8)(8)()(46)(15)(8)(4 2432232 gCOsSOCasOHFeOHgOsCaCOsFeS ++→+++ (5) 
 
 La cinética de las reacciones anteriores es muy lenta, sobre todo la reacción 2, que es la que 
controla la velocidad del proceso (9), pero se acelera cuando hay una participación de las bacterias 
en el proceso ó sistema. Esto es cierto en el caso que exista un mecanismo o mecanismos que 
generen la biooxidación directa o indirecta con microorganismos. 
 
El MECANISMO DIRECTO es aquel que se activa por bacterias donde las reacciones químicas son 
catalizadas enzimáticamente, este mecanismo supone el contacto físico de los microorganismos con 
el mineral que es susceptible a la oxidación. 
 
Introducción Capítulo I 
 
 7
Para poder entender más acerca de esto, es necesario señalar qué ocurre en el mecanismo 
directo. Los electrones liberados durante la oxidación son transportados a través del sistema 
proteíco de la membrana celular y de ahí a los átomos de oxígeno (en organismos aeróbicos). 
 
En los sistemas biológicos la oxidación suele correspondera la eliminación del hidrógeno. Se 
conoce que la energía metabólica de la oxidación del sustrato es transferida al trifosfato de 
adenosina (ATP) que es la energía regular de la célula, la cual usará para su crecimiento y 
multiplicación. Este mecanismo directo de disolución bacteriana de la pirita se representa con la 
reacción (1). 
Por otro lado se entiende como MECANISMO INDIRECTO aquel en el que toman parte las 
reacciones químicas no enzimáticas, no habiendo contacto físico entre los microorganismos y el 
mineral, esto quiere decir que no ocurre un ataque frontal de la bacteria sobre la estructura atómica 
del mineral, se considera básicamente la acción química de biooxidación, donde se producen iones 
ferrosos y azufre elemental. Finalmente, estas especies químicas son oxidadas biológicamente a 
hierro férrico e ion sulfato respectivamente, en principio este mecanismo no necesita de la 
adherencia de las células al sulfuro mineral. La ecuación general que toma parte en este 
mecanismo es la siguiente. 
+++ ++⎯→⎯+ 223 22 FeSMFeMS (6) 
La acción bacteriana cataliza la oxidación del ion ferroso y del azufre elemental conforme a las 
reacciones siguientes (13): 
OHFeHOFe Bacteria 2
3
2
2 222
12 +⎯⎯⎯ →⎯++ +++ (7) 
++⎯⎯⎯ →⎯++ 2422 22
3 OSHOHOS Bacteria (8) 
Estos microorganismos se han estudiado ampliamente al comprobarse su contribución en la 
biooxidación de minerales sulfurados (Brierley and Brierley, 1999; Hansford and Vargas, 2001) (10). 
 
 
 
Introducción Capítulo I 
 
 8
1.2.4 Principales microorganismos participantes en la disolución de minerales presentes en 
los jales. 
Aunque la técnica de aplicar soluciones ácidas a desechos de mina para recuperar los metales ha 
sido explotada durante siglos, en la actualidad se sabe que existen muchos microorganismos que 
participan en la disolución de metales a partir de jales. 
 
1.2.5 Tipos de microorganismos 
Los microorganismos participantes en la oxidación de sulfuros minerales son: 
 
Autotróficos: Su fuente de carbono para la síntesis celular es el dióxido de carbono. Además, 
requieren nitrógeno (como amonio), azufre (como sulfato o compuestos reducidos) y fósforo (en 
forma de fosfato) como nutrientes para el crecimiento celular, síntesis y trazas de metales como: 
Fe, K, Mg, Na, Ca y Co. 
 
Acidófilos: poseen un pH óptimo de crecimiento entre 2,0 y 2,5 en la oxidación de sulfato ferroso. 
Cuando oxidan compuestos de azufre mantienen elevada actividad oxidante a pH superior a 4. 
 
Mesófilos: crecen en condiciones de temperatura entre 10 y 45 ºC y pueden desarrollarse 
óptimamente entre 28 y 33 ºC, dependiendo de la concentración total de fierro disuelto y del pH. 
 
Termófilos moderados: Podemos encontrar bacterias que oxidan el hierro, cobre y azufre, que 
alcanzan su crecimiento óptimo a temperaturas alrededor de los 50ºC, cada vez están siendo 
descubiertas más bacterias de este tipo. Podemos incluir también en este grupo a heterótrofos 
facultativos, quimioheterótrofos y autótrofos. 
 
Acidófilos extremos: El género mejor conocido de todos es el Picrophilus, donde todas las 
especies oxidan azufre, e incluso algunas son capaces de oxidar hierro y calcopirita. 
Estos organismos toleran temperaturas mayores de 85ºC. Recientemente se han aislado 
organismos del tipo Picrophilus en drenajes de minas de carbón (11). 
 
 
 
 
 
Introducción Capítulo I 
 
 9
1.2.6 Bacteria Acidithiobacillus Ferrooxidans 
 
La bacteria Thiobacillus ferrooxidans recientemente renombrada a Acidithiobacillus ferrooxidans 
(Kelly and Wood, 2000) es uno de los microorganismos más estudiados porque crece de manera 
óptima a la temperatura de 37ºC. 
 
En el caso de los minerales sulfurados, los microorganismos usados son bacterias 
quiomioautotróficas y mesófilas entre las que destacan Acidithiobacillus ferrooxidans, 
Acidithiobacillus thiooxidans y Acidithiobacillus caldus. La presencia de estos microorganismos en 
un medio tan hostil, así como la existencia del metal soluble y de ácido sulfúrico, causó estupor en 
su momento y aun escepticismo. La bacteria mesófila que comúnmente se usa en una lixiviación 
bacteriana es la Acidithiobacillus ferrooxidans, que en presencia de agua de drenaje de minas hizo 
más productiva la disolución del mineral, este descubrimiento fue patentado en el año 1957. 
 
El uso de esta bacteria, está asociado directamente a su carácter de acidófilo y a los escasos 
requerimientos de nutrientes e infraestructura necesaria (debido a que no requieren fuentes 
orgánicas de energía ni mantenimiento con temperaturas elevadas) lo que permite que el proceso 
sea económicamente factible para la disolución de diferentes metales a partir de minerales. 
 
Las especies correspondientes al género Acidithiobacillus son capaces de catalizar la oxidación de 
compuestos reducidos de azufre (como sulfuro, azufre elemental, tionatos, etc.) utilizando oxígeno 
como aceptor produciendo ácido sulfúrico como producto final (12). Pruebas contundentes mostraron 
que no sólo las bacterias pueden vivir en ese ambiente sino que realizan un tipo de lixiviación 
natural en ese entonces inédito por lo que se descubrió que las bacterias Acidithiobacillus 
ferrooxidans son acidófilas y tienden a vivir a una alta concentración de ácido sulfúrico y son 
moderadamente termofílicas viviendo entre 45 y 50°C (13). 
1.3 Predicción del DAM 
La predicción de si los jales de mina son potencialmente generadores del DAM, se basa en pruebas 
de laboratorio y extrapolación de esta información a las condiciones de campo. El objetivo de dicha 
predicción es: (1) Determinar si el volumen del desecho de mina generará ácido y (2) predecir si la 
calidad del ácido generado rebasará el índice permitido (14). 
 
 
 
Introducción Capítulo I 
 
 10
Existen tres tipos principales de pruebas, para la predicción del DAM: de extracción de lixiviado, las 
estáticas y las cinéticas, siendo estas dos últimas las más utilizadas. 
Para obtener información de si se generá el DAM, se requiere de ciertas características, por 
ejemplo: 
• La cantidad de ácido que generan los minerales 
• Cantidad de minerales que neutralizan el ácido presente 
• Cantidad y tipo de contaminantes presentes. 
 
Los componentes que afectan el índice de la generación de ácidos son los siguientes 
• Tipo de mineral sulfurado 
• Tipo de mineral capaz de neutralizar la acidez generada 
• El área superficial disponible para la reacción 
• Tamaño de partícula 
• Disponibilidad de agua y oxígeno 
• Tipo de bacterias 
 
Para predecir el potencial de generación del DAM se requiere de los siguientes pasos: 
1. Describir detalladamente la geología y la mineralogía. 
2. Recolectar las muestras para determinar su composición dentro del mineral (Lapako 1988, 
1990a). 
3. Seleccionar las pruebas estáticas y evaluar el potencial para la formación de ácido. 
4. Evaluar los criterios del muestreo y conducir las pruebas cinéticas adicionales cuando sea 
necesario. 
5. De acuerdo con los resultados obtenidos, clasificar las unidades geológicas como ácido, no ácido, 
o indeterminado (15). 
 
1.4 Pruebas estáticas y cinéticas 
 
 Existen pruebas que determinan la cantidad de generación potencial de ácido en el drenaje de 
mina, del material estéril, por esta razón se realizan en dos tipos de pruebas principales queson: 
las estáticas y las cinéticas. 
 
 
 
 
Introducción Capítulo I 
 
 11
1.4.1 Pruebas estáticas 
 
Las pruebas estáticas determinan la generación del ácido total y la capacidad de neutralización. 
Dichas pruebas sólo determinan el ácido producido y no el índice de generación de ácido, éste se 
utiliza con frecuencia para el manejo de los residuos mineros. Las pruebas estáticas son rápidas y 
baratas comparadas con las pruebas cinéticas. También se describen otras técnicas de pruebas 
estáticas, como son: la Investigación de producción alcalina de Sobek, y la de peróxido de 
hidrógeno (16). 
 
Para esta clase de pruebas (estáticas y cinéticas) es necesario evaluar el grado de riesgo de 
generación del DAM, empleando el método de Sobek (1978), así como realizar pruebas de 
Generación Neta de Ácidos (GNA), de Miller (1997) (17). 
 
El procedimiento más utilizado para determinar la capacidad que tiene una muestra de jales para 
producir ácido y su capacidad para la neutralización del ácido generado como resultado de la 
intemperización de los minerales constituyentes, es el calcular el Potencial Máximo de Acidez 
(PMA), el cual está basado en el contenido de sulfato-azufre de cada muestra. 
 
Para determinar la capacidad fácilmente disponible de neutralización de ácido y para ayudar a 
determinar el rol de los minerales de silicato en la neutralización de éste, se calcula el Potencial de 
Neutralización (PN) con el contenido de carbonato de cada una de las muestras en el caso de los 
carbonatos (PN del Carbonato). Este se determina por retrotitulación con una solución alcalina, de 
un peso conocido de una muestra pulverizada en presencia de un exceso de ácido, a temperatura 
ambiente (18). 
 
1.4.1.1 Prueba de Generación Neta de Ácido (GNA) 
 
La prueba de GNA es una prueba estática que permite evaluar el potencial de generación del DAM 
de los minerales. Es una modificación del procedimiento diseñado por Finkelman y Giffin (1986) 
para estimar el contenido de pirita reactiva del material, que cubre las minas de carbón. 
 
El procedimiento de la prueba consiste en oxidar la pirita reactiva contenida en una muestra, con 
solución de peróxido de hidrógeno a pH inicial de aproximadamente 5. Después del término de la 
reacción entre el material sulfuroso y el peróxido de hidrógeno, se mide el pH de la solución. Una 
Introducción Capítulo I 
 
 12
disminución del pH<4 indica que la muestra de la prueba es potencialmente generadora de ácido, 
mientras que un pH >4 indica que la muestra no es generadora de ácido. 
 
La ventaja principal de la prueba de GNA es que requiere de menos tiempo que el análisis de BAB. 
Sin embargo, la prueba de GNA no proporciona información sobre la capacidad de neutralización 
de ácido de la muestra (19). 
 
1.4.1.2 Balance Ácido Base (BAB) 
 
El Balance Ácido Base (BAB) es un procedimiento ampliamente aceptado para indicar el potencial 
que tiene una muestra de producir drenaje ácido. La metodología del BAB es una versión del 
método de Sobek (Sobek et al., 1978) o EPA-600, recomendado por las autoridades reguladoras de 
los Estados Unidos (U.S EPA, 1994) y Canadá. 
 
En esta prueba se analizará el pH de una pasta, azufre total, azufre de sulfatos solubles en HCl, 
azufre total de sulfatos, Potencial de Neutralización (PN), Potencial de Acidez (PA) y carbono 
inorgánico. Los parámetros BAB restantes reportados, incluyendo el Potencial de Neutralización 
Neto (PNN) y las relaciones PN/PA, provienen de cálculos basados en los resultados medidos (20). 
 
1.4.1.3 Potencial de Neutralización 
 
Para determinar si los minerales que se encuentren presentes en la muestra de jales (como la pirita) 
son generadores de ácido, estos se sometieron a la prueba de neutralización. Los cuales producirán 
DAM, sólo si hay una disponibilidad o producción insuficiente de alcalinidad neutralizante; es decir, 
si ocurre un desequilibrio en la reacción que produce alcalinidad. Las mediciones en laboratorio 
proporcionan una estimación preliminar de la verdadera capacidad de neutralización in situ, la que 
sólo puede ser definida con mayor precisión mediante pruebas adicionales en condiciones 
específicas al sitio (“en campo”). 
 
El Potencial de Neutralización (PN) del mineral se determina por el método de Sobek et al., (1978) 
como se ha mencionado con anterioridad, en acuerdo con la Norma Oficial Mexicana NOM-141-
SEMARNAT-2003, la cual consiste en colocar una muestra del mineral con agua destilada en un 
matraz Erlenmeyer de 250 mL, se agrega HCl 1N y se registra un volumen 1, después se agita 2 hrs 
y al término de este tiempo se le adiciona nuevamente HCl 1N, este volumen 2 se registra 
nuevamente, la nueva mezcla se agita 22 hrs, una vez concluido este tiempo, se mide el pH y si es 
Introducción Capítulo I 
 
 13
mayor a 2.5 se le adiciona HCl hasta que el pH llegue a un valor de 2 ó 2.5 y se anota este último 
volumen 3, se realizan los cálculos para obtener un volumen final. Posteriormente se hace una 
titulación con NaOH 0.1N hasta alcanzar un pH de 8.3 y se registra el volumen adicionado y se 
determina la capacidad de neutralización de los jales, de acuerdo con las especificaciones y criterios 
establecidos en esta norma (21). 
 
Para calcular el potencial de neutralización se hace referencia a la Norma mexicana NMX-B-021 que 
indica qué cantidad de azufre en forma de sulfatos contiene la muestra (22) y para saber qué cantidad 
de azufre total tiene el mineral se hace referencia a la norma NMX-B-400(23), siendo todo esto un 
conjunto de datos para poder determinar el Potencial de Acidez (PA). 
 
El Potencial de Neutralización (PN) de calcula de la siguiente manera: 
 
( ) ( )( )( )gW
NaOHmlenVolHClmlenVol
PN
muestra
ff *1.0−= 
( ) ciónneutralizadepotencialPN = 
( ) agregadoHCldefinalVolumenHClmlVol f = 
( ) agregadoNaOHdefinalVolumenNaOHmlVol f = 
El potencial de acidez se calcula siguiendo la ecuación: 
25.31*% 2−= SPA 
( )sulfatosStotalSS %%% 2 −=− 
muestralaentotalazfredetotalS %% = 
muestralaensulfatodeformaenazufredesulfatosS %% = 
 
El potencial de neutralización y la acidez (PN/PA) se expresa en Kg CaCO3 / Ton, de acuerdo a la 
norma ya mencionada, ésta permitirá saber si los jales contienen o no suficientes carbonatos para 
poder neutralizar a los sulfuros, lo cual dependerá del valor de la relación que se obtenga. Si este 
valor es 2.1≤ , los jales serán potencialmente generadores de ácido (24). 
 
 
 
 
 
 
Introducción Capítulo I 
 
 14
1.4.2 Pruebas cinéticas 
 
Las pruebas cinéticas se usan para confirmar el potencial neto de acidez que posee el mineral, 
determinando los porcentajes de oxidación y neutralización del sulfuro, para determinar la 
concentración de los metales disueltos que se presentan en el drenaje ácido que sirven para 
evaluar la efectividad del método propuesto para el control y tratamiento del DAM. 
 
Dichas pruebas ayudan a determinar las características ácido-base de las muestras de jales, 
analizando el Potencial de Generación de Ácido (PGA) o cualquier cambio de potencial en su 
geoquímica. Con los resultados obtenidos de las pruebas cinéticas se determina el comportamiento 
que puede tener un mineral a largo plazo en la generación de ácido y se pueden predecir las 
velocidades de reacción así como las cantidades de metales disueltos en un determinado período 
de tiempo. Dichasvelocidades pueden ser aplicadas para extrapolar las futuras tendencias 
geoquímicas, incluyendo los tiempos de agotamiento del mineral. 
 
Las pruebas cinéticas en celdas húmedas son completas a nivel industrial ya que alcanzan la 
maduración de las muestras o de intemperismo bajo condiciones de laboratorio, ya que simulan los 
diferentes cambios químicos que presentan los jales. Generalmente, las pruebas cinéticas de 
laboratorio tienen una duración de 20 semanas y proporcionan información cualitativa sobre la 
calidad del agua de drenaje. Las pruebas cinéticas geoquímicas, llevadas a cabo en depósitos de 
desechos a escala piloto, pueden ser conducidas por un periodo de meses e incluso años (25). 
 
En la literatura el manual de “Manejo de Desechos de Mina” describen y comparan los métodos de 
pruebas cinéticas geoquímicas. Estos métodos son (26): 
• Confirmación modificada, 
• Prueba de frasco agitado, 
• Prueba de extracción soxhelt (uso de frasco-condensador), 
• Pruebas de celda húmeda 
• Prueba de columna, 
• Prueba a escala piloto. 
 
 
 
 
 
Introducción Capítulo I 
 
 15
1.4.3 Prueba de celdas húmedas 
 
Las pruebas de celda húmeda se llevan a cabo para confirmar las predicciones basadas en las 
pruebas estáticas y para determinar la tasa de oxidación del sulfuro en los desechos de la mina. 
Estas pruebas son diseñadas bajo condiciones de laboratorio, para simular un proceso de 
intemperismo aunque estas simulaciones no sean muy representativas para las condiciones del 
campo. Para poder llevar a cabo dichas pruebas se construyen celdas húmedas de acuerdo a la 
norma D5744-96 (ASTM, 2003) (27). 
 
Las celdas deben contener cerca de 1Kg con 80% del material de prueba menor a 75 µm en 
tamaño de grano, controlando las variables de aire, humedad y temperatura, se simula el 
intemperismo bajo condiciones húmedas durante tres días de irrigación con una solución ácida, y 
posteriormente se realiza con aire seco. 
 
Posteriormente se realiza un lavado semanal en el que se analiza el pH, Eh, conductividad 
eléctrica, acidez, alcalinidad y metales disueltos. Estas pruebas deben diseñarse para realizarse 
durante un tiempo mínimo de 20 semanas, pero se necesitan de 30 semanas o más para que se 
pueda definir la composición química del agua, a menos que se determine que las pruebas han 
alcanzado ya un estado de equilibrio (28). 
 
Los resultados obtenidos se podrán utilizar para evaluar qué tan rápido son liberados los productos 
de oxidación, su potencial y el periodo que debe pasar para que se genere la acidez. 
 
1.5 Tratamientos pasivos para Drenajes Ácidos 
 
Los drenajes ácidos de antiguas explotaciones de carbón y minería metálica son una de las 
principales fuentes de contaminación de las aguas superficiales y subterráneas en el mundo. 
Debido a que este problema puede persistir durante décadas e incluso cientos de años una vez 
finalizado el ciclo productivo, existe la necesidad de aplicar tecnologías basadas en sistemas de 
tratamientos pasivos de probada eficacia y de bajo costo de operación y mantenimiento respecto a 
los procesos de tratamientos activos. 
 
Los métodos de tratamiento pasivo se basan en los mismos procesos físicos, químicos y biológicos 
que tienen lugar en los humedales naturales (wetlands), en donde se modifican las condiciones de 
Introducción Capítulo I 
 
 16
Eh y pH de los drenajes de mina, de forma que se favorezca la formación de especies insolubles y 
la retención de cationes metálicos. 
 
Los métodos de tratamiento convencionales o activos de aguas ácidas tienen un costo elevado, por 
lo que no pueden ser mantenidos por un período prolongado una vez finalizada la vida de la mina, 
porque el problema de las aguas ácidas puede perdurar varios cientos de años, según las 
estimaciones de Younger (1997). En la última década se han investigado diversos métodos de 
tratamientos pasivos y se ha comprobado que dan buenos rendimientos en la neutralización del pH 
así como en la eliminación de metales pesados. Además requieren poco mantenimiento y su bajo 
costo puede ser asumido durante largos períodos de tiempo (20 a 40 años) una vez clausurada la 
instalación minera (Watzlaf, 1997b). 
 
Entre los métodos pasivos que más se han utilizado destacan los humedales aerobios, los 
humedales anaerobios o balsas orgánicas, los drenajes anóxicos calizos (ALD, Anoxic Limestone 
Drains), los sistemas sucesivos de producción de alcalinidad (SAPS, Successive Alkalinity 
Producing Systems) y las barreras reactivas permeables cuando son aguas subterráneas (PRB, 
Permeable Reactive Barriers). 
 
 En la práctica estos métodos se emplean solos o combinados, dependiendo del tipo de drenaje 
ácido y de los requerimientos de tratamiento. También existe una técnica llamada biocida, la cual 
neutraliza la activación de las bacterias para evitar la generación del DAM y con esto, evitar que se 
produzca dicha contaminación. 
 
1.6 Enfoques ambientales en el manejo de jales o relaves mineros 
 
En las condiciones normales de operación de los depósitos o presas de jales mineros, y como 
consecuencia de tormentas y derrames, puede ocurrir contaminación de los cuerpos de 
abastecimiento de agua, con el posible deterioro de la calidad de la misma, sobre todo si los 
relaves tienen un pH o un contenido de metales que pueden volver el agua, temporal o 
permanentemente, no apta para el consumo. Por lo general, la afectación de los cuerpos de agua 
superficiales suele ser sólo local, pero en algunos casos puede alcanzar distancias alejadas varios 
kilómetros del lugar en el que ocurre la contaminación. La afectación depende del tipo y 
características de los jales mineros vertidos, de la frecuencia e importancia de las descargas, así 
como de los regímenes hidrológicos de las aguas receptoras. 
Introducción Capítulo I 
 
 17
También, puede producirse contaminación en los mantos freáticos como consecuencia de las 
filtraciones en las presas, lo cual requiere ser vigilado mediante monitoreo. Todo ello, implica la 
necesidad de contar con programas de manejo y protección del agua en las operaciones mineras. 
 
Como respuesta a los problemas identificados en el manejo de los jales mineros, se han 
desarrollado códigos que cubren cada una de las diferentes fases del ciclo de vida de los depósitos 
o presas de jales (29): 
a) conceptualización, planeación y selección de sitios. 
b) investigación y caracterización de residuos. 
c) diseño, construcción y operación 
d) cierre. 
 
Los cuales se sustentan en los siguientes principios: 
• Manejo ambiental adecuado a lo largo de todo el ciclo de vida. 
• Minimización de los impactos y riesgos. 
• Enfoque de cautela basado en la promoción de la prevención. 
• Internalización de costos ambientales 
 
Formas de control: El control de la generación de ácido se puede hacer a través de la remoción de 
uno o más de los componentes esenciales como lo son el azufre, aire y agua. 
Otras formas de control son: 
 Separación de los desechos y mezcla. Se mezcla la roca generadora de ácido con otro tipo de 
roca, cuya composición sea neutralizante, creando un pH neutro. 
 Aditivos base. Material alcalino, tal como caliza, cal, ceniza de soda pueden ser agregados a la 
roca sulfurosa con el fin de amortiguar las reacciones productoras de ácido. 
 Bactericidas. La introducción de ciertos productos químicos que reducen la cantidad de 
bacterias (Acidithiobacillus ferrooxidans) que catalizan las reacciones para la generación de 
ácido,este método ha resultado bastante efectivo (30). 
 
Al terminar una operación minera es importante considerar todos los impactos ambientales que se 
puedan producir en un futuro, debido a que los desechos que quedan de toda actividad minera 
como lo son los relaves, desmontes, jales, etc. son propensos a oxidarse para dar inicio a un nuevo 
ciclo de actividad del DAM. 
Desarrollo Experimental Capítulo II 
 
 18
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 2 
 
DESARROLLO 
EXPERIMENTAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Desarrollo Experimental Capítulo II 
 
 19
 2. Desarrollo experimental. 
 2.1 Muestra, Reactivos, Material, y Equipo. 
 Muestra 
La muestra de jales utilizada para realizar las pruebas experimentales fue proporcionada por el 
Grupo Peñoles-Dowa Mining-Sumitomo-Corp, la cuál fué tomada de la zona de descarga de colas 
del proceso de separación y concentración de flotación, por ser una zona donde los jales no han 
sido modificados y por lo tanto tener mayor confiabilidad en los resultados. 
 
 Reactivos. 
• MgSO4· 7H2O (Sulfato de magnesio). 
• Ca(NO3)2 (Nitrato de calcio). 
• KCl (Cloruro de potasio). 
• (NH4)2 SO4 (Sulfato de amonio). 
• K2HPO4 (Fosfato monoácido de potasio). 
• Soluciones Buffer pH 4 (Biftalato) y 7 (Fosfato). 
• CH3COONa.3H2O Acetato de sodio trihídratado 
• CH3 - COOH (Ácido acético glacial). 
• C12H8N2.HCl.H2O (Clorhidrato de orto-fenantrolina). 
• NaF (Fluoruro de sodio) 
• Disolución patrón de 1 g/L de Fe. 
NOTA: Todos los reactivos utilizados fueron grado reactivo analítico. 
 
 Material. 
• Matraces erlenmeyer de 250 mL. 
• Matraces aforados de100 mL. 
• Matraces aforados de 50 mL 
• Vasos de precipitado de 500 mL. 
• Cámara de Neubauer 1/400 mm2 y 0.1mm de profundidad. 
• Celdas de acrílico para mediciones en el visible de 1 cm de paso óptico 
 
 
 
Desarrollo Experimental Capítulo II 
 
 20
 Equipo. 
• Incubadora con agitación orbital de marca Labline modelo MaxQ 4000. 
• Microscopio óptico marca Leica modelo DME con contraste de fases. 
• Balanza analítica marca Mettler-Toledo modelo AE 240. 
• Potenciómetro marca Cole-Parmer modelo 05669-20. 
• Bombas peristálticas marca Heidolph POMPDRIVE 5001. 
• Bombas peristálticas marca Master Flex L/S. 
• Calentador de aceite marca De Longhi, modelo EW0507, Tipo H050715P. 
• Rop Tap. 
• Espectrofotómetro UV-visible doble haz marca GBC modelo Cintra 5. 
• Espectrómetro de absorción atómica marca Pelkin-Elmer modelo 3100. 
• Conductímetro marca Tacussel stemsterilizer marca Presto 
• Autoclave de vapor Electric pressure modelo CDRV 62. 
 
2.2 Procedimiento. 
2.2.1 Preparación de la muestra. 
 
La muestra se recibió en 4 paquetes de 25 Kg cada uno, sellados y etiquetados con las 
especificaciones de traslado. La muestra se recibió húmeda, por lo que fue necesario secarla, 
para ello se colocó sobre una superficie plana durante una semana a temperatura ambiente para 
eliminar el exceso de humedad, una vez seca la muestra, se mezcló para homogenizarla. 
 
Para tener una muestra representativa para la experimentación, se realizó un cuarteo de la 
siguiente manera: la muestra de 100 Kg fue homogenizada 10 veces, se dividió a la mitad y la 
muestra de 50 Kg se volvió a homogenizar y a dividir nuevamente la muestra a 25 Kg y de ésta 
última parte se tomó la muestra para realizar las pruebas experimentales. 
 
 
 
 
 
 
Desarrollo Experimental Capítulo II 
 
 21
2.3 Caracterización química de la muestra. 
2.3.1 Pruebas de orientación. 
 
Con la muestra de jales se realizaron pruebas de orientación para determinar si los jales 
contenían bacterias autóctonas. Se determinaron los parámetros iniciales; pH, conductividad, 
conteo celular, esto con el fin de conocer las condiciones de llegada de los jales. 
 
2.3.2 Análisis cuantitativo de metales por Espectroscopía de emisión de plasma 
inductivamente acopado (ICP). 
 
Se realizó una digestión ácida de la muestra tomando la solución final para determinar la 
concentración total de metales pesados como Arsénico, Plomo, Cobre, Cadmio, Zinc, Níquel y 
Fierro, la composición de la muestra se determinó por ICP,. 
 
2.3.3 Difracción de Rayos X (DRX). 
 
El análisis de la muestra por DRX se realizó para identificar las especies cristalinas presentes en 
los jales. 
 
2.3.4 Observación al Microscopio Electrónico de Barrido. 
 
Con una muestra de jales se observó en el MEB la morfología y se realizó un microanálisis para 
determinar los elementos que se encuentran presentes al inicio y al final de la experimentación. 
 
2.4 Pruebas estáticas. 
 
Para saber si los jales son potencialmente generadores o consumidores de ácido y si poseen un 
potencial de neutralización, se realizaron las pruebas estáticas de balance ácido-base (Sobek) 
por triplicado, a 3 diferentes tamaños de partícula: inicial (malla 100), malla 200 y malla 325. Para 
saber si los jales proporcionados por Minera Tizapa eran potencialmente generadores de Drenaje 
ácido de mina (DAM). Para realizar las pruebas estáticas se tomó 1 Kg de muestra que fue 
cribada en el equipo Rop Tap para determinar el % retenido en las mallas 100 y 200 en esta 
prueba. 
Desarrollo Experimental Capítulo II 
 
 22
2.5 Estudio de biooxidación. 
 
Para la realización de este trabajo se utilizaron 4 cepas disponibles en stock en el laboratorio 212 
de la Facultad de Química, identificadas como Tayahua (TAY), Nochebuena (NB), ET06, DT06. 
 
2.5.1 Selección del medio de cultivo 
 
Se utilizaron los medios salinos basales 10-fold-9K conocido como 9k y el medio Norris diluido, 
preparados de acuerdo a la composición reportada en la tabla 1. 
 
 Composición 10-Fold- 9K Norris diluido 
(g/L) (g/L) (g/L) 
(NH4)2 SO4 3.0 0.2 
K2HPO4 0.5 0.1 
MgSO4 .7H2O 0.5 0.4 
KCl 0.1 0.1 
Ca(NO3)2 0.01 0 
pH (H2SO4) 2.0 2.0 
 
Tabla 1. Composición química de los medios salinos. 
 
2.5.2 Reactivación de cepas y adaptación de las cepas al mineral. 
 
Los cultivos para la reactivación fueron desarrollados a partir de una pulpa mineral (jales) 
preparada al 5% en sólidos con el medio nutriente correspondiente inoculado al 10% en volumen, 
con cada una de las cepas, siendo al final 8 cultivos a estudiar, 4 cultivos en medio 9K y 4 cultivos 
en medio Norris. 
 
Una vez preparados cada uno de los sistemas, éstos fueron colocados en una incubadora con 
agitación orbital a una temperatura de 35 ºC y a 150 rpm. Para evitar la contaminación y 
evaporación de los cultivos, los reactores se taparon con gasa procurando no impedir el paso de 
aire requerido para los microorganismos. Simultáneamente se preparó un sistema testigo, sin 
inoculo y en presencia de bactericida timol (2-isopropil-5-methil-fenol) para evitar que crecieran las 
Desarrollo Experimental Capítulo II 
 
 23
bacterias. Los materiales utilizados en la preparación del testigo fueron debidamente esterilizados 
en una autoclave de vapor a 120 °C y 1.10 Kg /cm2 durante 30 minutos. 
 
Se realizaron tres pases de adaptación siendo 4 sistemas al finalizar la reactivación, considerando 
como fase final de éstos cuando las bacterias alcanzan el crecimiento logarítmico. 
 
2.5.3 Medición de parámetros.Durante el desarrollo de los cultivos se monitoreó cada 24 hrs los parámetros de biooxidación 
(pH, potencial oxido-reducción (ORP) y número de bacterias). 
 
Para medir y controlar el pH de los sistemas se utilizó un electrodo combinado con referencia 
interna de Ag/AgCl y un potenciómetro. El pH fue ajustado con una solución diluida 1:10 de 
H2SO4, sólo en caso de que el valor fuera mayor a 2.0. Para medir el ORP se utilizó un electrodo 
combinado de platino con referencia interna de Ag/AgCl y un potenciómetro. 
 
El conteo de bacterias se realizó en una cámara Neubauer de 1/400 mm2 y 0.1 mm de 
profundidad, colocada en el microscopio. 
 
2.5.4 Cinética de biooxidación. 
 
La adaptación de los microorganismos se realizó de acuerdo a la metodología descrita en el punto 
2.6.2 realizando 3 pases sucesivos con las cepas seleccionadas, el tercer pase se consideró 
estudio cinético. 
 
El análisis de los metales disueltos se realizó por absorción atómica semanalmente en una 
solución preparada a partir de una alícuota del sobrenadante en agua destilada. La determinación 
de Fe2+ se hizo espectrofotométricamente midiendo a 510 nm la absorbancia del complejo de 
hierro ferroso (Fe2+), formado con la orto-fenantrolina en medio ácido. 
 
Una población alta de bacterias indica, que la cepa está adaptada a las condiciones del medio, 
lista para realizar los pases subsecuentes. Es importante resaltar que en el punto 2.6.2 se 
Desarrollo Experimental Capítulo II 
 
 24
mencionó que se colocaron 8 sistemas los cuales fueron para la reactivación de las cepas y 
posteriormente se colocaron solo 4 sistemas en donde se realizaron 3 pases de adaptación, 
considerado al último como cinética de biooxidación de acuerdo con trabajos previos realizados en 
el grupo de investigación en Biohidrometalurgia (11). 
2.6 Pruebas cinéticas o de Intemperismo Acelerado en presencia de 
microorganismos 
 
Las pruebas cinéticas se hicieron en celdas húmedas construidas de acrílico, la prueba se 
caracteriza por la generación de ácido a partir de los jales. Dicho experimento se explicó en el 
punto 1.4.2. 
 
2.6.1 Construcción de celdas húmedas. 
 
Para realizar las pruebas cinéticas en celdas húmedas se construyeron celdas de acrílico, 
seleccionando este material por ser económico y fácil de manejar ver Fig. 2., la construcción de 
las celdas se hicieron para contener 1 Kg. de muestra, basándose en la norma ASTM D5744 
(Standard test method for accelerated weathering of solid materials using a modified humidity 
cell). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2 Celdas Húmedas utilizadas 
 
 
Desarrollo Experimental Capítulo II 
 
 25
2.6.2 Montaje del equipo. 
 
Para aislar las celdas del medio ambiente externo y alcanzar y mantener la temperatura a 35 °C, 
que es la requerida para el crecimiento de las bacterias durante el proceso de biooxidación, se 
diseñó un sistema de una burbuja hecha con plástico (Fig. 3a) y para alcanzar la temperatura en el 
interior se utilizó un calentador. 
 
Las celdas húmedas estuvieron expuestas durante 25 semanas a ciclos húmedos y secos. Los 
ciclos húmedos se realizaron irrigando las celdas con la solución rica en bacterias, utilizando 
bombas peristálticas para la irrigación, los ciclos secos se realizaron inyectando aire, a las celdas 
conectadas en serie, como se muestra en la figura 3 (b). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(a) (b) 
Fig.3 Burbuja y calentador (a), Celdas de acrílico y las bombas peristálticas (b) 
 
 
 
 
Desarrollo Experimental Capítulo II 
 
 26
2.6.3 Preparación de cultivos de las cepas seleccionadas 
 
Para las pruebas de intemperismo acelerado se seleccionaron el medio salino y las dos cepas con 
mejores rendimientos en incubador orbital, las cepas NB y DT06 y el medio salino 9K. 
 
Las cepas seleccionadas, se mantuvieron siempre disponibles en un volumen suficiente y con 
una actividad máxima en el incubador orbital durante las 25 semanas que duró el experimento. 
 
2.6.4 Operación de celdas húmedas. 
 
En cada celda se depositó 1 Kg de jales, irrigando con las bombas el licor de las cepas 
seleccionadas, cada tercer día se aplicaba el ciclo seco, el séptimo día se lavó la celda con agua 
destilada, recolectando el lavado, la operación de ciclo húmedo, ciclo seco y lavado se repitió 
durante 25 semanas. 
 
En el licor lixiviado (lavado) se midieron los parámetros mencionados en el punto 1.4.3 
adicionando dos parámetros más, que fueron la conductividad (K) y la resistencia (R). De cada 
una de las muestras de la solución de lavado se tomó semanalmente una alícuota, se aforó con 
agua destilada para determinar el Fe2+ y la concentración de metales disueltos. 
 
 
 
 
 Análisis de Resultados Capítulo III 
 
 27
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 3 
 
ANÁLISIS DE 
RESULTADOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Análisis de Resultados Capítulo III 
 
 28
3. Resultados y Discusión 
3.1 Sitio y origen de la muestra (Minera Tizapa). 
Esta fue recolectada en la zona de descarga de la presa de jales de la Minera Tizapa, que se 
localiza en la zona sur de la entidad, las coordenadas geográficas son entre los paralelos 19º 
00´ 17” y 19º 16´ 17” de latitud norte y del meridiano 100º 12´ 55” al meridiano 100º 18´ 13” de 
longitud oeste. Se ubica a una altura media de 1470 metros sobre el nivel del mar. Limita al 
norte con el municipio de Otzoloapan, al sur con la municipalidad de Tejupilco, al este con los 
municipios de Temascaltepec y Valle de Bravo y al oeste con Otzoloapan. La Minera Tizapa 
forma parte del grupo Peñoles, y fue fundada en 1887, es un complejo minero con operaciones 
integradas en la fundición y afinación de metales no ferrosos y en la elaboración de productos 
químicos. Es el mayor productor mundial de concentrado de plata, bismuto metálico y sulfato de 
sodio y líder latinoamericano en la producción de oro, plomo y zinc afinados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4. Planta de Minera Tizapa 
 
 
 
 
 
 Análisis de Resultados Capítulo III 
 
 29
3.2 Caracterización química. 
La muestra inicial presentó color gris. Una vez seca, se realizó un cuarteo y se tomó una muestra 
para medir el pH, potencial y conductividad inicial, obteniendo los siguientes resultados: 
 
E =312 mV pH=5.8 K=2.30 mS/cm 
 
Los resultados anteriores indican que los jales estudiados se encuentran inactivos, es decir, que 
no han sufrido aun reacciones de oxidación que puedan modificar las condiciones en que fueron 
depositados. Un pH ácido y un potencial entre los 600 y los 700 mV indicarán que los jales están 
activos, generando Drenaje Ácido de Mina (DAM), por lo tanto se puede concluir que estos 
jales se encuentran inactivos, ya que el potenciales muy bajo, el pH neutro y la conductividad 
baja. 
 
3.2.1 Análisis cuantitativo de metales por Espectroscopía de emisión de plasma 
inductivamente acopado (ICP). 
Este análisis se realizó para cuantificar el contenido de los principales elementos presentes en la 
muestra y por ICP con la prueba de digestión ácida de la muestra. Los resultados se muestran 
en la tabla 1. 
Elemento Zn% As% Pb% Cu% Fe% Ni% 
M-1 12.99 11.93 4.91 2.75 60 0.46 
M-2 11.93 10.48 5.78 1.95 58.61 0.38 
 
Tabla 1. Análisis químico de la muestra inicial 
En esta tabla se observa que los elementos que se encuentran en mayor cantidad son Fe y Zn, 
seguidos de As, Pb, Cu y Ni, lo cual indica que los jales estudiados contienen gran cantidad de 
metales pesados que al biooxidarse provocarán la generación del DAM y por lo tanto 
contaminación del medio ambiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Análisis de Resultados Capítulo III 
 
 30
3.2.2 Difracción de Rayos X 
El análisis por difracción de Rayos X realizado a la muestra de llegada se hizo por duplicado (M-
1 y M-2) para determinar las especies minerales presentes en mayor cantidad, obteniendo los 
siguientes resultados (anexo I) 
Muestra Minerales mayoritarios 
M-1 Pirita(FeS2);Cuarzo(SiO2);Yeso(CaSO4.2H2O);Coloinitha((Mg,Fe,Al)(Si,Al)(OH));Moscovita((Ba,K)Al2(Si3Al) 
(OH)2);Oxo-Hidróxido de hierro (FeO (OH)) 
M-2 Pirita(FeS2);Cuarzo(SiO2);Yeso(CaSO4.2H2O);Coloinitha((Mg,Fe,Al)(Si,Al)4010(OH)8); 
Moscovita((Ba,K)Al2(Si3Al)10(OH)2); Oxo-Hidróxido de hierro (FeO (OH)) 
Tabla 2. Resultados de DRX de la muestra. 
 
3.2.3 Observación al Microscopio Electrónico de Barrido (MEB) 
La observación se realizó al inicio de la experimentación, con el fin de examinar tanto la 
morfología como los elementos presentes en la muestra de jales (Tabla 3). 
%Al %Si %S %Fe 
2.19 7.88 39.42 37.77 
 
Tabla 3. Resultados del microanálisis de la muestra inicial. 
 
Como se puede notar, los elementos que predominan son el S y Fe por lo tanto puede 
suponerse que esta muestra contiene pirita la cual puede generar los Drenajes Ácidos de Mina 
(DAM). Las micrografías tomadas de la figura 5 en el MEB muestran una partícula de pirita 
presente en los jales, en as que se observa que la superficie de la pirita se encuentra libre de 
ataque microbiológico (micrografías a y b). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(a) (b) 
Figura 5. Muestra del mineral de llegada observada en el MEB a 1000 X (a) y 2500 X (b). 
 
 
 Análisis de Resultados Capítulo III 
 
 31
3.3 Pruebas estáticas 
Las pruebas estáticas se realizaron para determinar si los jales en estudio eran generadores 
potenciales de drenaje ácido de mina (DAM). El cálculo y procedimiento experimental se explicó 
detalladamente en el punto 1.4.1, la experimentación se realizó por triplicado y se obtuvieron los 
siguientes resultados. 
PN/PA= 0.86 (malla 100) PN/PA= 1.02 (malla 200) PN/PA= 1.15 (malla 325) 
Todos los valores son menores de 1.2 por lo tanto los jales seleccionados son potencialmente 
generadores de ácido conforme a las normas mexicanas NOM-B-021 Y NOM-B-400. 
 
3.4 Reactivación y Adaptación de cepas 
A continuación se presentan los resultados obtenidos en la etapa de reactivación de las cepas 
NB, DT06, Candameña, y Tay mantenidas en stock en el laboratorio de Investigación de 
Hidrometalurgia, en medio salino 9K y Norris (8 sistemas). De los sistemas anteriores se 
seleccionaron 4, de acuerdo a los mejores resultados obtenidos en el crecimiento bacteriano y 
los mayores potenciales para realizar la siguiente etapa de adaptación al mineral (cinética de 
biooxidación). 
 
3.4.1 Reactivación de cepas 
En la gráfica 1 se representan los resultados del potencial obtenido en el último pase, en esta 
gráfica se muestran los resultados de los 8 sistemas, en ella se observa que los sistemas que 
alcanzaron potenciales más elevados fueron los que contenían las cepas NB 750 mV y DT06 
700 mV ambas en medio 9K. En medio Norris los potenciales más altos fueron los de las cepas 
de NB y DT06 en los cuales se obtuvieron valores aproximadamente de 600 mV. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfica 1. Evolución del E en la etapa del último pase de reactivación. 
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5
TIEMPO (Dias)
E
 (m
V
)
9K+NB N+NB 9K+DT06 N+DT06
9K+Tay N+Tay 9K+Canda N+Canda
 Análisis de Resultados Capítulo III 
 
 32
En la gráfica 2 se representa la evolución de la población bacteriana durante el último pase de 
reactivación, para las cepas de NB, DT06 y Tay en medio 9K son las que muestran el mejor 
crecimiento de bacterias, logrando obtener aproximadamente valores entre 1.4*108 y 1.6*108 
(B/mL). Para el medio Norris los sistemas que mostraron mejor crecimiento bacteriano fueron 
NB y DT06 con 1.8*108 (B/mL). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfica 2. Crecimiento celular en la etapa del último pase de reactivación. 
 
Con el análisis del potencial y del crecimiento de la población bacteriana se corrobora que las 
cepas NB y DT06 en los medios salinos 9K y Norris son las que mejores resultados presentan. 
Con lo anterior se demuestra que el potencial está relacionando con el crecimiento de las 
bacterias, es decir, que a mayor población de bacterias el potencial se incrementa, alcanzando 
valores entre los 650 y 700 mV una población bacteriana alta. 
 
Por lo tanto cuando las condiciones son favorables para el crecimiento de las bacterias la 
cinética se acelera debido a que las bacterias están bien adaptadas al medio reduciéndose el 
tiempo necesario para alcanzar poblaciones altas. Dado que los mejores resultados obtenidos 
fueron con las cepas NB y DT06, éstas se seleccionaron para realizar la siguiente etapa del 
trabajo, la cinética de biooxidación. 
 
3.4.2 Adaptación de las cepas al mineral (cinética de biooxidación) 
En esta parte de adaptación se colocaron 4 sistemas con las cepas de NB y DT06 en el medio 
salino 9k y Norris, para posteriormente seleccionar el medio que más convenga, para realizar la 
etapa de las celdas húmedas. 
 
 
0.00E+00
2.00E+07
4.00E+07
6.00E+07
8.00E+07
1.00E+08
1.20E+08
1.40E+08
1.60E+08
1.80E+08
0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5
TIEMPO (Dias)
B 
/ m
L
9K+NB N+NB 9K+DT06 N+DT06
9K+Tay N+Tay 9K+Canda N+Canda
 Análisis de Resultados Capítulo III 
 
 33
3.4.2.1 Evolución del pH. 
En los sistemas, el pH fue controlado con H2SO4 (1:1) en caso de ser mayor a pH 2.0 con el fin 
de obtener una reproducción adecuada de las bacterias. Durante la adaptación el pH se ajusto a 
2.0 durante los 3 primeros días, para adaptar a las bacterias al medio de cultivo en el que fueron 
colocados. Cuando las bacterias se han adaptado al medio y al mineral el pH comienza a 
disminuir como consecuencia de las siguientes reacciones: 
SOSHOHOSFe 2223 42222 +→++ (1) 
42222 2232 OSHOHOS →++ (2) 
Una vez que las bacterias llevan a cabo estas reacciones, el pH se mantieneácido y por lo tanto 
ya no requiere ajustarse durante los siguientes días. 
 
En la gráfica 3 se presentan los resultados del pH obtenido en el sistema correspondiente a la 
cepa DT06 en medio 9k (3 pases) así como también los obtenidos con el sistema testigo, en ella 
se observa la evolución del pH en los tres pases de adaptación realizados. En los primeros días 
el pH estuvo por encima de pH 2 y al llegar al cuarto día los valores de pH fueron menores a 2.0. 
En la curva del tercer pase se observa que el pH ya no se ajustó debido a que las bacterias 
adaptadas produjeron inmediatamente el H2SO4, como consecuencia de la reacción (1 y 2) 
mencionadas anteriormente, el pH del sistema testigo se mantuvo constante cercano al del pase 
1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfica 3. Evolución de pH de la cepa DT06 + medio 9k durante la biooxidación de los jales. 
 
 
0.5
1
1.5
2
2.5
0 5 10 15 20 25 30 35
TIEMPO (Dias)
pH
9K+DT06 1 9K+DT06 2 9K+DT06 3 T
 Análisis de Resultados Capítulo III 
 
 34
En la gráfica 4, el comportamiento es similar al caso anterior para el sistema preparado con la 
cepa NB en medio Norris. Analizando el pH del sistema testigo, se observa que es el único con 
valores cercanos a 2.0, este comportamiento es debido a la ausencia de bacterias ya que ésta 
fue controlada usando timol como biocida, el cuál impidió el crecimiento de las bacterias por lo 
que el pH se mantuvo constante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfica 4. Evolución de pH de la cepa NB + medio Norris durante la biooxidación de los jales. 
 
3.4.2.2 Evolución del potencial (oxido - reducción). 
El potencial redox, indica la cantidad de energía libre que tiene un sistema donde hay equilibrio 
químico y potencial eléctrico de acuerdo con la siguiente ecuación: 
[ ]1...00 EcEFnG −=Δ 
La ecuación (1) es un indicativo de la actividad de las bacterias en los sistemas de biooxidación 
dado que éstas catalizan las reacciones químicas por medio de su metabolismo, mediante la 
oxidación de Fe2+ a Fe3+ aumentando el potencial. Esta reacción se representa con la siguiente 
ecuación: 
( )2....Re132 aceFeFe −++ +→ 
La oxidación de Fe2+/Fe3+ se puede explicar expresando la ecuación de Nernst, considerando los 
potenciales de reducción: 
[ ]2...059.0 3
2
2
3
2
3
Ec
Fe
Fe
LogEE
Fe
Fe
Fe
Fe
o
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−=
+
+
+
+
+
+
 
 
Donde E, es el potencial de reducción del sistema; E° el potencial estándar de reacción de la 
reducción Fe3+/Fe2+ y es igual a 0.771 V; R la constante universal de los gases ideales, T la 
temperatura absoluta; n es el número de electrones intercambiables durante la reacción; F es la 
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 5 10 15 20 25 30 35
Tiempo (Días)
pH
N+NB 1 N+NB 2 N+NB 3 T
 Análisis de Resultados Capítulo III 
 
 35
constante de Faraday; [Fe3+] y [Fe2+] son las concentraciones de los iones férrico y ferroso, 
respectivamente. Así, sustituyendo los valores anteriores en la ecuación anterior se obtiene que: 
[ ]3...059.077.0 2
3
2
3
Ec
Fe
FeLogE
Fe
Fe ⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
+= +
+
+
+
 
En la gráfica 5, se presenta el resultado del potencial obtenido en el sistema de la cepa NB en 
medio 9k, al inicio los 3 pases presentan un potencial bajo, cuyo incremento con el tiempo, indica 
que las bacterias se están adaptando al medio, el valor del potencial en el primer pase está por 
debajo del segundo y el tercer pase alcanza los valores más altos (700 mV). El aumento en el 
potencial indica el grado de adaptación y actividad que alcanzan las bacterias. 
 
Dado que estudios anteriores muestran que en éste se alcanzan las condiciones óptimas de 
adaptación del sistema, el potencial alcanza su valor máximo alrededor de 730 mV. 
 
El potencial obtenido en el sistema testigo desde el día 10 aproximadamente de 370 mV, 
muestra que el potencial de este sistema está por debajo del de los inoculados, corroborando 
que el bactericida inhibe la existencia de las bacterias. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfica 5. Evolución del potencial durante la biooxidación de los jales con cepa NB + medio 9K 
 
En la gráfica 6 se presentan los resultados obtenidos en el sistema preparado con la cepa NB en 
medio Norris, se observa que el tercer pase, al igual que en el sistema anterior, tiene el mejor 
comportamiento en la evolución del potencial, ésto se debe a que las bacterias se han adaptado 
de forma favorable a las condiciones de pH, medio, agitación orbital y al mineral. 
350
400
450
500
550
600
650
700
750
0 5 10 15 20 25 30
TIEMPO (Dias)
E 
(m
V)
9K+NB 1 9K+NB 2 9K+NB 3 T
 Análisis de Resultados Capítulo III 
 
 36
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfica 6. Evolución del potencial durante la biooxidación de los jales con la cepa NB + medio Norris. 
 
Al finalizar el análisis del potencial de los medios salinos de 9K y Norris se consideró que el 
sistema que obtuvo las mejores condiciones de potencial en el último pase fue el sistema que 
contenía el medio salino 9K siendo éste el que alcanzó los potenciales de 700 mV 
aproximadamente. Los potenciales alcanzados en los 3 pase fueron mayores en el medio 9K. 
 
3.4.2.3 Crecimiento bacteriano. 
En la gráfica 7 que corresponde al comportamiento de las bacterias con la cepa DT06 en medio 
Norris se observa que en el primer pase de adaptación alcanzó una población de 2.0*108 B/mL 
en su último día, en el segundo pase las bacterias aumentaron su población hasta 1.0*109 y en 
el tercer pase, donde las bacterias están totalmente adaptadas al medio se obtuvo una población 
de 1.97*109 B/mL, los potenciales fueron cercanos a los 700 mV. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
350
400
450
500
550
600
650
700
0 5 10 15 20 25 30 35
 TIEMPO (Dias)
E 
(m
V)
N+NB 1 N+NB 2 N+NB 3 T
 Análisis de Resultados Capítulo III 
 
 37
Por lo anterior se considera que al realizar los pases sucesivos las bacterias se van adaptando 
mejor al medio, en conclusión el último pase mostró los mejores resultados, ya que se tienen las 
condiciones óptimas para el crecimiento de las bacterias y las cinéticas se llevan a cabo más 
rápidamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfica 7. Crecimiento bacteriano durante los pases de adaptación de la cepa DT06 + medio Norris 
 
Analizando la gráfica 8 que corresponde a la cepa NB y medio 9k su comportamiento es casi 
similar al anterior con la diferencia de que éste tiene una máxima población de bacterias de 
2.5*109 en el tercer pase, mientras que el anterior sólo alcanza 1.2*109 B/mL. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfica 8. Crecimiento bacteriano durante los pases de adaptación de la cepa NB + medio 9k 
 
 
0.00E+00
2.00E+08
4.00E+08
6.00E+08
8.00E+08
1.00E+09
1.20E+09
1.40E+09
1.60E+09
1.80E+09
2.00E+09
0 5 10 15 20 25 30 35
TIEMPO (Dias)
 B
 / 
m
L
N+DT06 1 N+DT06 2 N+DT06 3 T
0.00E+00
5.00E+08
1.00E+09
1.50E+09
2.00E+09
2.50E+09
0 5 10 15 20 25 30 35
Tiempo (Dias)
B
 / 
m
L
9K+NB 1 9K+NB 2 9K+NB 3 T
Conclusiones 
 53
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 4 
 
CONCLUSIONES