Biologia de los microorganismos (1137)

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M I C R O B I O L O G Í A D E L A M B I E N T E A N T R O P I Z A D O 701
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N
ID
A
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 4
espontáneamente. De hecho, la reacción clave en la lixivia-
ción del cobre no es realmente la oxidación bacteriana del sul-
furo en el CuS, sino la oxidación espontánea del sulfuro por 
el ion férrico (Fe3+) generado por la oxidación bacteriana del 
ion ferroso (Fe2+) (Figura 21.2). En cualquier mena de cobre, 
también está presente el FeS
2
, y su oxidación por las bacte-
rias conduce a la formación de Fe3+ (Figura 21.2). La reacción 
espontánea del CuS con el Fe3+ tienen lugar en ausencia de O
2
 
y se forma Cu2+ más Fe2+; lo que es muy importante para la efi-
cacia del proceso de lixiviación, esta reacción puede tener lugar 
en el interior del apilamiento de lixiviación donde las condicio-
nes son anóxicas.
Recuperación del metal
La planta de precipitación es donde se recupera el Cu2+ de la 
solución de lixiviación (Figura 21.1c, d). Se añaden limaduras 
de hierro (una fuente de hierro elemental, Fe0) al estanque de 
precipitación para recuperar el cobre del líquido de lixiviación 
mediante reacción química, como se muestra en la parte inferior 
de la Figura 21.2. Esto da como resultado un líquido rico en Fe2+ 
que se transfiere a un estanque de oxidación donde los quimio-
litótrofos oxidantes de hierro oxidan el Fe2+ a Fe3+. Ahora este 
líquido rico en el ion férrico se bombea hacia la parte superior 
de la pila y el Fe3+ se utiliza para oxidar más CuS (Figura 21.1). 
Toda la operación de lixiviación del CuS se mantiene gracias a 
la oxidación del Fe2+ a Fe3+ por bacterias oxidantes de hierro.
En un apilamiento de lixiviación las temperaturas se elevan y 
esto conduce a cambios en la comunidad microbiana oxidante de 
hierro. A. ferrooxidans es un mesófilo, y cuando el calor generado 
por la actividad microbiana hace que se eleve la temperatura en 
el interior del apilamiento por encima de 30 °C, el crecimiento de 
esta bacteria es sobrepasado por Bacteria quimiolitótrofas oxi-
dantes de hierro ligeramente termófilas, tales como Leptopspi-
rillum ferrooxidans y Sulfobacillus. A temperaturas superiores 
(60-80 °C), Archaea hipertermófilas como Sulfolobus ( Sec-
ción 16.10) predominan en el apilamiento de lixiviación.
Otros procesos de lixiviación microbiana: 
uranio y oro
Las bacterias también se utilizan en la lixiviación de menas de 
uranio (U) y de oro (Au). En la lixiviación del uranio, A. ferrooxi-
dans oxida el U4+ a U6+ con el O
2
 como aceptor de electrones. 
Sin embargo, la lixiviación del uranio depende más de la oxida-
ción abiótica del U4+ por el Fe3+ con A. ferrooxidans contribu-
yendo al proceso principalmente a través de la reoxidación del 
Fe2+ a Fe3+, como ocurre en la lixiviación del cobre (Figura 21.2). 
La reacción que se produce es como sigue:
UO
2
 + Fe
2
 (SO
4
)
3
 S UO
2
SO
4
 + 2 FeSO
4
 
(U4+) (Fe3+) (U6+) (Fe2+)
A diferencia del UO
2
, el sulfato de uranilo (UO
2
SO
4
) formado es 
muy soluble y se concentra por otros procesos.
El oro se presenta habitualmente en la naturaleza en depósitos 
asociados a minerales que contienen arsénico (As) y pirita (FeS
2
). 
A. ferrooxidans y las bacterias relacionadas pueden lixiviar los
minerales de arsenopirita, liberando el oro (Au) atrapado:
2 FeAsS[Au] + 7 O
2
 + 2 H
2
O + H
2
SO
4
 S Fe
2
(SO
4
)
3
 
+ 2 H
3
AsO
4
 + [Au]
El proceso de lixiviación
La susceptibilidad a la oxidación varía según los tipos de mine-
rales, y aquellos que se oxidan más fácilmente pueden ser lixi-
viados por los microorganismos con mayor facilidad. Por ello, 
las menas de hierro y de sulfuro de cobre en forma de pirrotita 
(o pirrotina) (FeS) y covelita (o covelina) (CuS) son fácilmente
lixiviados, mientras que las menas de plomo y de molibdeno lo
son en menor grado. En el caso de la lixiviación microbiana, la
mena de baja ley es machacada y amontonada en una gran pila
denominada apilamiento de lixiviación y a través de ella se rocía 
una solución diluida de ácido sulfúrico a pH 2 (Figura 21.1). El
líquido que sale del fondo de la pila (Figura 21.1b) es rico en
metales disueltos y se transporta a una planta de precipitación
(Figura 21.1c), donde el metal deseado se precipita y se purifica
(Figura 21.1d). Después el líquido se bombea nuevamente hacia 
la parte superior de la pila y se repite el ciclo. Si es necesario, se
añade ácido para mantener el pH ácido.
A continuación se ilustra la lixiviación microbiana del cobre 
con la mena más común de cobre CuS, en la que el cobre está 
presente en forma de Cu2+. Como se muestra en la Figura 21.2, 
A. ferrooxidans oxida el sulfuro del CuS a SO
4
2–, liberando
Cu2+. No obstante, esta reacción también puede ocurrir
Figura 21.2 Disposición de luna pila de lixiviación y las reacciones
que intervienen en la lixiviación microbiana de los minerales de sulfuro 
de cobre para producir cobre metálico. La reacción 1 se produce tanto 
biológica como químicamente. La reacción 2 es estrictamente química y 
es la reacción más importante del proceso de lixiviación del cobre. Para 
que la reacción 2 tenga lugar, es imprescindible que el Fe2+ generado en 
la oxidación del sulfuro del CuS a sulfato vuelva a ser oxidado a Fe3+ por 
los quimiolitótrofos del hierro (véase la reacción química en el estanque de 
oxidación).
Estanque de
precipitación
Adición
de H2SO4
La mena de cobre puede ser oxidada
mediante reacciones dependientes
de oxígeno (1) e independientes de
oxígeno (2), solubilizándose el cobre:
Aspersión de la solución ácida sobre el CuS
Leptospirillum ferrooxidans
Acidithiobacillus ferrooxidans
2. CuS + 8 Fe3+ + 4 H2O
Cu2+ + 8 Fe2+ + SO4
2– + 8 H+
Fe2+ + O2 + H
+ Fe3+ + H2O
Cu2+ soluble Solución ácida bombeada
de vuelta a la parte superior
de la pila de lixiviación
Solución ácida
rica en Fe2+ 
Mena de cobre
de baja ley
(CuS)
Cu2+
1
4
1
2
Estanque de oxidación 
Cobre metálico (Cu0)
Recuperación del cobre
metálico (Cu0)
1. CuS + 2 O2 Cu
2+ + SO4
2–
Fe0 + Cu2+ Cu0 + Fe2+
(Fe0 de fragmentos de acero)
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