Oxidación de ion ferroso por termofilos

OXIDACION DE ION FERROSO POR MICROORGANISMOS TERMOFILOS
EN SOLUCIONES DE BIOLIXIVIACION

Introducción

Importancia del tema para los procesos de biolixiviación, especialmente aplicado a la disolución de sulfuros minerales primarios de cobre (calcopirita, enargita y otros)

1. Biolixiviacion de Minerales Sulfurados

1. Oxidación de Ion Ferroso
De la oxidación del ión ferrosoa férrico se sugiere que Thiobacillus posee dos sitios de transferencia de electrones en la célula, uno para el sistema de oxidación del azufre y otro para hierro localizados en sitios distintos de la membrana celular (Boon y Heijnen, 1998).
El mecanismo de oxidación del ión ferroso en Thiobacillus se inhibe con bloqueadores de electrones, en la parte externa de su membrana celular. Larusticianina en la bacteria se controla por la composición química del medio de cultivo, cuando el ión ferroso está en elevada concentración, si T. ferrooxidans crece sólo con azufre elemental como fuente de energía (Lloyd y Macaskie, 2000), la rusticianina actúa en la primera etapa de la cadena transportadora de electrones, involucra tres citocromos dos tipos C, uno de clase Al y una coenzima Q estáproteína depende de que la bacteria reduzca el sulfato asimilatoriamente, él cual despolariza su membrana para permitir al ión ferroso enlazar a sitios de transporte de la proteína, funciona como ligando para la síntesis de complejos susceptibles de oxidación a pH menor de 3.5. La síntesis disminuye con rapidez a un pH superior de 2.2, está reacción biológica es 500 veces más rápida que la oxidaciónquímica (Sukla et al., 1992) el proceso requiere pH menor de 3.5 para mantener un gradiente de protones en la membrana celular en el acoplamiento del ión ferroso con la fosforilación oxidativa (Sand et al., 1993).

2. Mecanismos de Biolixiviación
1.2.1 Mecanismo directo de lixiviación bacteriana por Thiobacillus.
En este mecanismo la bacteria quimiolitotrófica ataca al sulfuro metálico deforma directa, mediante su adherencia a la superficie mineral y la posterior oxidación enzimática de éste por transporte de electrones desde la parte reducida del mineral, generalmente un sulfuro, al oxigeno disuelto.
Investigaciones hechas por Bennet y Tribuch en 1978, con microscopia electrónica de barrido en cristales de pirita expuestos a la acción de Acidithiobacillus ferrooxidans revelanhuellas de corrosión en los cristales y sugiriendo que estas eran causadas por las bacterias a través de un metabolito que puede actuar de tres formas distintas, además comprobaron que Acidithiobacillus ferrooxidans:
a) Oxidación de Fe2+ a Fe3+ (ferroso a férrico) para la síntesis de energía.
b) Solubilización del azufre de la superficie del mineral por el ácido sulfúrico derivado de suoxidación para mantener su crecimiento.
c) Unión directa de la bacteria con la superficie del mineral sulfurado.
La actividad de Thiobacillus sobre la superficie de la pirita se explica en las siguientes reacciones:

FeS2 + 3½ 02 + H20 FeS04 + H2SO4
1.2.2 Mecanismo indirecto de minerales por Thiobacillus.
A diferencia del mecanismo directo, el indirecto supone solo la acción delos iones férricos sobre el mineral sulfurado, de lo que se generan iones ferrosos y azufre elemental, los cuales finalmente son oxidados por los microorganismos a hierro férrico e ion sulfato, respectivamente. En principio este mecanismo no necesita la adherencia de las células al sulfuro mineral.
Las ecuaciones que identifican este proceso son las siguientes:
MS + 2Fe3+ M2+ + S2Fe2+

Para el caso de la pirita, la reacción quedaría:
FeS2 + 14Fe3+ + 8H20 15Fe2+ + 16H+ + S042-

Desde hace solo unos pocos años se ha comenzado a investigar más este mecanismo

3. Factores que influyen en el proceso
La biolixiviación por microorganismos lixiviantes depende de la concentración del ión ferroso y del hierro soluble que afecta el sistema de transporte...