Estudios sobre la solubilización microbiana de minerales que contienen fósforo y su aplicación al mejoramiento biohidrometalúrgico de minerales de hierro

Resumen

Se exploró la vía biohidrometalúrgica para disminuir los niveles de fósforo de un mineral de hierro proveniente de Brasil, que contiene 0,22% de dicho elemento. En tal sentido, se aislaron de la microflora asociada a dicho mineral aquellos microorganismos heterótrofos (hongos y bacterias) con capacidad para solubilizar fosfatos. Se comprobó la eficiencia de estos aislados mediante ensayos de disolución de fosfatos de aluminio y calcio en un medio líquido glucosado. De las ocho cepas solubilizadoras aisladas, se escogió a la bacteria Burkholderia caribiensis FeGL03 y al hongo filamentoso Aspergillus nigerHNA-1 para ensayar la defosforizacion del mineral. Adicionalmente, se realizaron ensayos de defosforización empleando cultivos mixtos obtenidos de la activación de la microflora del mineral. Estos ensayos permitieron determinar que el hongo Aspergillus niger HMA-1 fue el microorganismo que logró alcanzar un mayor rendimiento de desfosforización, logrando una disiminución del 33% en el contenido de fósforo; al utilizar mineral de hierro con un tamaño de partícula de 0,2 mm y un medio de cultivo con 10 g/L de glucosa. Utilizando este mismo hongo, se encontró que la disminución del tamaño de partícula del mineral por debajo de 0,1 mm y el uso de otras fuentes de carbono tales como la sacarosa, el almidón o el extracto de malta (añadidos al medio a razón de 50 g/L), incrementaron la eficiencia de defosforización hasta un 62%; mediante la técnica del frasco agitado. Se usaron, además, otras configuraciones alternativas al frasco agitado: reactores de agitación mecánica, columnas de lixiviación y recipientes estáticos. Sin embargo, en estos reactores no se logró igualar la eficiencia alcanzada en los frascos agitados. Se ensayó, también, la producción fúngica de licores lixiviantes para ser empleados en una segunda etapa de lixiviación del mineral, sin embargo, estos intentos resultaron infructuosos. Finalmente, el mineral tratado y los medios de cultivo se estudiaron mediante análisis químicos, microscopía electrónica de barrido convencional (SEM) o por emisión de campo (FE-SEM), análisis espectroscópico de dispersión de energía de rayos X (EDX), microscopía electrónica de transmisión (TEM), espectroscopía infrarroja (FTIR) y difracción de rayos X (DRX). El análisis en conjunto de la información suministrada por dichas técnicas permitió establecer los procesos biogeoquímicos potencialmente involucrados en la defosforización microbiológica del mineral de hierro, a saber: (a) producción de ácidos orgánicos o exopolímeros ácidos, (b) ataque de las fases del mineral que contienen fósforo y liberación a la disolución de elementos tales como el hierro y el fósforo contenido en dichas fases y (c) la incorporación de dichos elementos en la biomasa (hifas fúngicas o biopelículas bacterianas) tanto por adsorción como por mineralización de óxidos de hierro secundarios en su superficie. La evidencia recabada indicó que la biomasa es indispensable en el sistema para que ocurra la defosforización del mineral de hierro.