Biologia de los microorganismos (1139)

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702 E C O L O G Í A M I C R O B I A N A Y M I C R O B I O L O G Í A A M B I E N T A L
aparición de las condiciones ácidas a medida que se libera el 
Fe2+. A. ferrooxidans y L. ferrooxidans oxidan el Fe2+ a Fe3+, y el 
Fe3+ formado en estas condiciones ácidas, siendo soluble, reac-
ciona espontáneamente con más FeS
2
 y oxida el HS– a ácido sul-
fúrico (H
2
SO
4
), que inmediatamente se disocia en SO
4
2– y H+:
FeS
2
 + 14 Fe3+ + 8 H
2
O S 15 Fe2+ + 2 SO
4
2– + 16 H+
Nuevamente, las bacterias oxidan el Fe2+ a Fe3+, y este Fe3+ 
reacciona con más FeS
2
. Por tanto, existe una tasa progresiva, 
que aumenta rápidamente, en la que se oxida el FeS
2
, llamada 
ciclo de propagación (Figura 21.4c). En condiciones naturales 
algo del Fe2+ generado por las bacterias es lixiviado y poste-
riormente transportado por las aguas subterráneas anóxicas 
hasta arroyos próximos. Sin embargo, la oxidación bacteriana 
o espontánea del Fe2+ tiene lugar en las corrientes gaseosas, y
debido a que está presente el O
2
 se forma el Fe(OH)
3
 insoluble.
Como ya hemos visto (Figura 21.4c), la ruptura del FeS
2
 final-
mente conduce a la formación de H
2
SO
4
 y Fe2+; en aquellas 
aguas en las que estos productos se han formado, los valores 
del pH pueden ser inferiores a 1. La mezcla de las aguas de las 
minas ácidas en los ríos (Figura 21.5) y lagos degrada gravemente 
la calidad del agua, debido a que el ácido y los metales disueltos 
(además de hierro, hay aluminio y metales pesados, tales como 
cadmio y plomo) son tóxicos para los organismos acuáticos.
El oro (Au) forma después un complejo con cianuro (CN–) 
mediante métodos tradicionales de minería del oro. A diferen-
cia de la lixiviación del cobre, que se realiza en una pila enorme 
(Figura 21.1a), la lixiviación del oro se realiza en tanques bio-
rreactores pequeños (Figura 21.3), donde se libera más del 95 % 
del oro retenido. Además, los residuos potencialmente tóxicos 
de arsénico (As) y cianuro (CN–) del proceso minero se reti-
ran del biorreactor de lixiviación del oro. El arsénico se elimina 
como un precipitado férrico, y el cianuro se elimina mediante 
oxidación bacteriana a CO
2
 más urea, en etapas posteriores del 
proceso de recuperación del oro. Así, la lixiviación microbiana 
en biorreactores a pequeña escala se ha hecho popular como 
una alternativa a las devastadoras técnicas de la minería del oro 
que dejan un residuo tóxico de arsénico y cianuro en el lugar de 
la extracción. También se están desarrollando procesos piloto 
para la biolixiviación en biorreactores de menas de zinc, plomo 
y níquel.
MINIRREVISIÓN
 ¿Cómo se puede oxidar el CuS en condiciones anaerobias?
 ¿Qué función clave desempeña Acidithiobacillus ferrooxidans 
en los procesos de lixiviación del cobre?
21.2 Drenaje ácido de minas
Aunque la lixiviación microbiana tiene un valor extraordina-
rio en minería, el mismo proceso ha contribuido a la destruc-
ción ambiental masiva allí donde la minería trata o desecha, 
de manera inadecuada, el carbón con contenido en pirita y 
los depósitos minerales. La oxidación bacteriana y espontá-
nea de los minerales sulfurosos es la principal causa del dre-
naje ácido de las minas, un problema medioambiental mundial 
producido por la minería a cielo abierto. Como ya se ha des-
crito para la oxidación de los sulfuros de cobre producida por 
la minería microbiana (Sección 21.1), la oxidación del FeS
2
 es 
una combinación de reacciones catalizadas química y bacterio-
lógicamente, y dos aceptores de electrones participan en el pro-
ceso: O
2
 y Fe3+. Cuando inicialmente el FeS
2
 se somete a las 
operaciones de la minería (Figura 21.4b), comienza una reacción 
lenta con el O
2
 (Figura 21.4c). Esta reacción, llamada la reac-
ción iniciadora, conduce a la oxidación del HS– a SO
4
2– y a la 
Figura 21.3 Biolixiviación del oro. Tanques de lixiviación del oro
en Ghana (África). Dentro de los tanques, una mezcla de Acidithiobacillus 
ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans y Leptospirillum ferrooxidans 
solubilizan el mineral de pirita/arsénico que contiene atrapado el oro, 
liberándolo.
A
s
h
a
n
ti
 G
o
ld
fi
e
ld
s
 C
o
rp
.,
 G
h
a
n
a
 
Figura 21.4 Pirita y carbón. (a) Carbón de la formación Black Mesa en el
norte de Arizona (EE.UU.); los discos esféricos dorados (de aproximadamente 
1 mm de diámetro) son partículas de pirita (FeS
2
). (b) Veta de carbón en la 
minería a cielo abierto. La exposición del carbón al oxígeno y a la humedad 
estimula la actividad de las bacterias oxidantes del hierro que crecen en la 
superficie de la pirita en el carbón. (c) Reacciones en la degradación de la 
pirita. La reacción iniciadora principalmente abiótica prepara las condiciones 
para la oxidación principalmente bacteriana del Fe2+ a Fe3+. El Fe3+ ataca y 
oxida abióticamente el FeS
2 
en el ciclo de propagación.
(a)
(c)
R
a
v
in
 D
o
n
a
ld
T
. 
D
. 
B
ro
c
k
(b)
Veta
de
carbón
Fe2+ + 2 SO4
2– + H+FeS2 + 3 O2 + H2O
Espontánea (el Fe3+ es
oxidante para el ciclo de propagación) 
Bacteriana
o espontánea
_1
2
AcidificaciónFe3+
Pirita
Reacción iniciadora
Ciclo de propagación
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