Mineral – toda substância natural presente na crosta terrestre.

Minério – mineral do qual se extrai, com vantagem econômica, substância de interesse econômico.

Metal – um material normalmente sólido, duro, opaco, que conduzem eletricidade e calor.

EX. A calcopirita é um mineral do qual podemos extrair cobre, com vantagem econômica, dizemos que a calcopirita é um minério de cobre. Onde o cobre é o metal.

HIDROMETALURGIA

A Hidrometalurgia consiste na utilização de soluções ácidas ou básicas para o tratamento dos minérios e a recuperação desses metais de interesse.

minério preparação LIXIVIAÇÃO separação tratamento da solução recuperação do metal metal

LIXIVIAÇÃO

Lixiviação é o processo de extração de uma substância presente em componentes sólidos através da sua dissolução num líquido

Em metalurgia e outras áreas relacionadas, a lixiviação é utilizada para separar metais de valor de um minério por meio de solução

Esse tipo de lixiviação é denominada LIXIVIAÇÃO QUÍMICA

É o processo pelo qual bactérias promovem a solubilidade de determinados componentes presentes em uma amostra mineral

LIXIVIAÇÃO BACTERIANA DE MINÉRIOS

23-79 D.C. – Usado na produção de cobre em algumas regiões da Espanha, descrito por Plínio em seu tratado Naturalis Historia. (Não eram conhecidos os princípios envolvidos - físico-químico e bioquímico).

±166 D.C. – Em Chipre, era usado para a obtenção de “chalcanthos” (CuSO4) através da percolação de depósitos de minérios de cobre com soluções aquosas.

Existem vários registros do emprego durante a Idade Média, o mais notável é o das minas de Rio Tinto, na Espanha (±1752). Sendo o primeiro registro do emprego em pilhas, em escala industrial, para a produção de cobre.

Percolação: Passagem de um líquido por uma substância porosa para remoção de suas partes solúveis.

1. Cominuição do minério (quebra em partículas/pedaços pequenos – centímetros);

2. Em seguida, eram dispostos em pilhas sobre solo plano, impermeabilizado e levemente inclinado;

3. Camadas de minério eram alternadas com outras de madeira;

Cominuição do minério

1.2.3.4. A combustão dessas camadas promovia a ustulação (oxidação

de sulfetos por exposição ao ar quente);

5. Gerava grandes quantidades de sulfatos e óxidos de cobre e ferro e SO2;

6. Após a combustão, a água percolava pelo minério dissolvendo os sulfatos e produzindo uma lixívia ácida com sulfatos de ferro e cobre e ácido sulfúrico.

Leis de proteção ao meio ambiente interromperam esse processo em 1888. No entanto, nas pilhas onde o minério era apenas parcialmente calcinado, a lixívia ácida continua sendo produzida mesmo passadas dezenas de anos. A lixiviação bacteriana em pilhas no Rio Tinto continua sendo utilizada até o presente.

Este processo era então considerado um processo químico desconhecido

A correlação definitiva entre a lixiviação natural e de metais e a participação direta de bactérias no processo foi estabelecida no final dos anos 1940. Através dos experimentos de Colmer, Hinkle e Temple (1947-1951), onde conseguiram isolar, purificar e caracterizar a bactéria responsável pela acidez e concentração de metais, a Thiobacillus ferrooxidans, nos EUA.

ilustração Thiobacillus ferrooxidans

*Imagem meramente ilustrativa

**Fonte: autoria própria

Os principais microrganismos capazes de oxidar ferro (II), enxofre e sulfetos minerais são dos gêneros:

ThiobacillusLeptospirillumSulfolobusSulfobacillusAcidithiobacillus

Thiobacillus ferrooxidans

Sulfolobus

Os conhecimentos microbiológicos adquiridos após muitos

estudos com as bactérias oxidantes de enxofre deram um

grande impulso a uma ciência que estava em

desenvolvimento desde o começo deste século, a

biohidrometalurgia, que reúne técnicas e conhecimentos

da hidrometalurgia, ecologia microbiana, geomicrobiologia

e biogeoquímica microbiana.

Thiobacillus ferrooxidans

É uma espécie não patogênica, apresenta um flagelo polar e cílios. Sua temperatura ótima para crescimento é 3° C e pH em torno de 2. Utiliza somente substratos inorgânicos para seu crescimento, além da fonte energética (Fe2+ ou formas reduzidas de enxofre). Outra característica marcante é a resistência à alta concentração de metais, exemplo 0,37M de Al, 0,15M de Zn, 0,1M de Cr, entre outros.

Esta bactéria possui uma variabilidade genética natural, pois o meio é um potente selecionador. Em um estudo, foi detectada diversidade genômica e fisiológica entre linhagens de diversas partes do mundo.

Apesar de haver um razoável acúmulo de conhecimento sobre a fisiologia e bioquímica do T. ferrooxidans, poucos trabalhos têm sido realizados objetivando um melhoramento do processo de lixiviação, pela manipulação genética da bactéria.

Fe3+H2SO4

CuSO4

3+

CO2CuFeS2

e- ATPNADPH+

T. ferrooxidans

Mecanismo direto: mediado pela ação da bactéria e pelas reações químicas catalisadas enzimaticamente supondo contato físico dos microrganismos com a superfície mineral.

Mecanismo indireto: somente as reações químicas, não há contato físico entre o microrganismo e o mineral. Neste, o mineral é atacado, quimicamente, pelo íon Fe (III) e/ou por prótons (H+) presentes na solução, dependendo da configuração eletrônica do sulfeto. Durante a oxidação química do mineral, o Fe (III) é transformado em Fe(II). A função do microrganismo, neste caso, é reoxidar Fe(II) a Fe(III), regenerando o agente oxidante.

Mecanismo direto: 8 (Ni,Fe)9S8(s) + 141 O2(g) + 26 H2SO4 → 36 NiSO4(aq) + 18 Fe2(SO4 )3(aq) + 26 H2O

Mecanismo indireto: (Ni,Fe)9S8(s) + 9 Fe2(SO4)3(aq) → 9 NiSO4(aq) + 18 FeSO4(aq) + 8 S0

(s)

2Fe+2

(aq) + 1/2O2(g) + 2H+(aq) → 2Fe+3

(aq) + H2O(l)

S0

(s) + 3/2O2(g) + H2O(l) → H2SO4(aq)

Fe3+3+

Fe3+2+

DIRETO

INDIRETO

FeS2

Pirita

CuFeS2

Calcopirita

É aplicada em escala industrial para a recuperação de cobre, urânio e de ouro em vários países, destacando-se os EUA, Canadá, África do Sul, Rússia, Espanha, Chile, México, Bulgária e Austrália.

O interesse do Brasil pela lixiviação de metais iniciou-se no início dos anos 70 com o isolamento do T. ferrooxidans em águas de minas.

● Economia de insumos utilizados em um processo hidrometalúrgico convencional (ácidos e agentes oxidantes), pois a própria bactéria produz tais insumos a partir de substratos presentes no referido minério (biohidrometalurgica);

● Baixo requerimento de energia, se comparado a um processo pirometalúrgico ou hidrometalúrgico;

● Baixo investimento de capital inicial e baixo custo operacional;

● Reduzida necessidade de mão de obra especializada na operação;

● Menor poluição atmosférica, pois não ocorre emissão de SO2 como no processo pirometalúrgico, diminuindo a ocorrência de chuva ácida.

Porém, a biolixiviação possui algumas DESVANTAGENS:

● São processos lentos;

● Necessitam de O2, CO2 e nutrientes;

● São sensíveis a pH e temperatura;

● Poucas aplicações em escala comercial.

Na última década, a recuperação de metais pela biotecnologia tem sido uma das mais promissoras tecnologias. O biotratamento de minérios refratários de ouro, que contêm partículas de ouro associadas com minerais sulfetados tem sido desenvolvido para aplicação industrial.

A utilização das tecnologias de biolixiviação tem aberto uma nova rota para a recuperação de cobre de minérios refratários de ouro e outras fontes de metais.

Obrigado pela atenção !

Participaram:

Trabalho apresentado à disciplina de BIOTECNOLOGIA sobre

A LIXIVIAÇÃO BACTERIANA DE MINÉRIOS

LIVROSLIMA, Urgel de Almeida; AQUARONE, Eugênio; BORZANI, Walter; SCHMIDELL, Willibaldo. Biotecnologia Industrial: Processos fermentativos e enzimáticos. Volume 3. São Paulo: Edgard Blücher LTDA, 2001.

SITEShttp://www.scielo.br/pdf/rem/v61n1/a08v61n1.pdf

http://www.istoe.com.br/reportagens/230627_BACTERIAS+MINERADORAS

http://www.sgsgroup.com.br/pt-BR/Industrial-Manufacturing/Services-Related-to-Production-and-Products/Metallurgy-and-Process-Design/Unit-Operations-and-Metallurgical-Services/Bacterial-Leach.aspx

http://www.ct.ufrgs.br/ntcm/graduacao/ENG06631/Lixiviacao.pdf

IMAGENShttp://es.wikipedia.org/wiki/Espa%C3%B1a?uselang=en#/media/File:CortaAtalaya.jpg

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Riotintoagua.jpg

http://www.indiamart.com/de-generic-biotech/probiotics.html

http://news.sciencemag.org/biology/2015/05/deep-ocean-microbe-closest-living-relative-complex-cells

http://pt.wikipedia.org/wiki/Pirita#/media/File:Pyrite_elbe.jpg

http://pt.wikipedia.org/wiki/Calcopirita#/media/File:Chalcopyrite_angleterre.jpg