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Publicado: 2014-12-18

Bacterias: el micromundo del desierto de Atacama que fortalece a la minería

Luego de que el mundo minero estableciera que existe una contundente baja en la ley del mineral de cobre, las bacterias han tomado el protagonismo en procesos de biolixiviación, entre otros, para ayudar a extraer más metal rojo desde las pilas. Ya se han detectado unos 18 tipos de extremófilos que contribuyen a que la industria cuprífera mantenga su estándar mundial. Reportaje de Revista Norte Minero, publicado en CICITEM.

La primera bacteria certificada en el mundo para recuperar cobre mediante el proceso de biolixiviación, se llama Wenelen (La Pionera) y fue identificada en Chile. Este microorganismo es parte de las especies denominadas “extremófilos”, es decir, bacterias que se adaptan fácilmente a un sistema extremo o ambientes con condiciones difíciles para la vida.

El desierto de Atacama posee uno de los climas más difíciles para la sobrevivencia de especies vivas en el mundo, por sus altas temperaturas y su sequedad extrema. Es aquí donde diferentes especies de extremófilos han desarrollado la capacidad de vivir entre minerales y salares. Lo increíble de estos pequeños seres vivientes, es que su crecimiento se genera en todos los lugares que, para la vida humana, son perjudiciales, pero que para estas bacterias, ya no tiene nada de extremo.

Y existen varias comunidades, algunas adaptadas a los ambientes ácidos, otras que no necesitan de oxígeno para sobrevivir y otras bacterias metalotolerantes que se desempeñan en altos niveles de metales pesados disueltos en solución, como el cobre, cadmio, arsénico y cinc, por nombrar algunas.

En 1958 se descubrió que había bacterias que catalizaban la oxidación de los minerales, momento donde comenzó todo lo que se conoce hasta ahora como la biolixiviación. Son endógenas de cada sitio, es decir, las bacterias de Rusia o de Estados Unidos no son las mismas que las chilenas, y su tarea es crecer y canalizar funciones metabólicas que permiten que un mineral, como el cobre, se lixivie.

Esta tecnología mediante microorganismos es de las más eficaces para mejorar los procesos de extracción de cobre desde las pilas, pero también las bacterias tienen otras tareas que diversos científicos les han otorgado para mejorar los procesos, como la Biofloculación (recuperación de cobre en las piscinas de flotación por medio de bacterias) y la Biorremediación (reducción del impacto ambiental de los relaves mediante estos extremófilos).

Por ejemplo, Minera Escondida retomó el tema de la biolixiviación en 2000 y ahora tiene una planta corriendo hace años, alcanzando los valores de costo más bajo por libra de cobre en el  mundo. Lo mismo pasa en la faena de Collahuasi (Iquique), donde hay organismos que han estado durmiendo desde siempre y que fueron aprovechados.

El proceso pareciera simple desde las palabras del científico del Cicitem, Pedro Galleguillos, quien expresa que las bacterias están en el desierto inactivas, pero los científicos se encargan de darles actividad en condiciones de agua y de acidez, además de una temperatura correspondiente hasta elaborar un mecanismo que ayuda en la lixiviación de los metales, esencialmente, el cobre.

Biolixiviación

Se han detectado 18 especies diferentes de bacterias en los procesos de biolixiviación. La más común y estudiada es la Acidithiobacillus ferrooxidans. Junto a ella, hay otras bacterias sumamente importantes para procesos mineros que, principalmente, obtienen la energía del hierro y el azufre.

Para entenderlas mejor, cabe destacar que todas las bacterias están compuestas de carbono, tal como los humanos. Estos extremófilos son ocupados principalmente en la lixiviación. “A ellas no les interesa el cobre, a ellas les interesa obtener electrones como energía, y esa fuente de energía la obtienen del ion ferroso y del azufre. Estos dos componentes están asociados al cobre, entonces cuando las bacterias utilizan esta fuente de energía, solubilizan y oxidan el cobre, que es el objetivo principal de la biolixiviación, oxidar el cobre”, explica Pedro Galleguillos.

Las palabras del científico son respaldadas por la bioquímica y directora del Centro de Biotecnología “Profesor Alberto Ruiz” de la Universidad Católica del Norte, Cecilia Demergasso, quien manifestó que a la empresa minera le ha significado un mejor control de proceso y, por lo tanto, las bacterias han mejorado la producción de cobre.

“La investigación de bacterias del desierto de Atacama es un beneficio enorme para la comunidad. El cobre producido por biolixiviación tiene un costo de producción mucho más bajo y, por lo mismo, se incrementan las reservas económicas del metal”, explicó la científica.

Comparación

Pero, ¿cuáles son las ventajas de la biolixiviación frente a la lixiviación? Para Pedro Galleguillos, la lixiviación química funciona muy bien en minerales óxidos (compuestos de cobre asociados a cloruro y oxígeno), los que se encuentran en la primera capa del depósito. Son muy fáciles de disolver y llevar el cobre líquido.

“Donde entran a funcionar las bacterias es en los sulfuros. Los sulfuros son compuestos de cobre que están asociados a azufre. Siempre están más abajo porque se producen en la zona anóxica (sin aire u oxígeno), mientras que los minerales de arriba están oxidados, por eso se llaman óxidos”, añadió el experto.

Para la ciencia, hoy las bacterias son más protagonistas que nunca, porque en Chile se han acabado la mayoría de los óxidos y ahora van quedando los sulfuros, materiales mucho más difíciles de disolver que un simple procedimiento de lixiviación.

Es por esto que los científicos del Cicitem describen dos opciones para procesar los sulfuros: O el mineral se va a una concentradora o se biolixivia. Por lo general, los sulfuros de alta ley son lo suficientemente rentables para que una empresa minera invierta en una concentradora, pero cuando el sulfuro es de baja ley, la mejor opción para el mundo científico es la biolixiviación.

“A la empresa le conviene tener una pila donde dejar un sulfuro de baja ley y esperar un año a que se lixivie el cobre para que se haga productivo. Lo que hacen las bacterias aquí es catalizar la oxidación de estos sulfuros”, precisó Pedro Galleguillos.

Científicos colaboradores del Cicitem recalcaron que una planta concentradora cuesta cinco o seis veces más que una planta de biolixiviación. Además, agregaron que la planta concentradora ocupa seis veces más de agua de lo que ocupan las bacterias en lixiviar el mineral.

“Por otro lado, la concentradora produce relaves, mientras que la biolixiviación no lo hace. Incluso hay sulfuros de alta ley que no pueden irse a una concentradora porque tienen un alto índice de arsénico y ahí hay otra alternativa para biolixiviar mineral. En esos casos una alternativa es lixiviar con termófilos en reactores”, explicaron.

Son concluyentes al decir que por muchos factores trabajar con bacterias es una tecnología conveniente, pero es más lenta y esa es la razón de por qué se utiliza la biolixiviación en tratar minerales de baja ley.

“Es la alternativa tecnológica que mejor se adecúa a las empresas mineras. En estos momentos no hay ninguna otra tecnología más eficiente y eficaz para tratar los sulfuros de baja ley”, añadió Pedro Galleguillos, respaldando de esta manera las diferentes plantas de biolixiviación que existen en empresas como Radomiro Tomic, Escondida, Cerro Colorado y Spence, por nombrar algunas.

Biorremedación

Si bien la biolixiviación es el proceso más importante que utilizan los grupos mineros con las bacterias, también existen otros procesos, como la biorremediación. En términos simples, es la capacidad que tienen las bacterias de tratar los relaves.

Las bacterias pueden cumplir dos roles con respecto a los metales: o los movilizan (lixiviación) o los inmovilizan en procesos donde no hay oxígeno. “Hay bacterias que actúan en lugares del mineral donde no hay oxígenos, esas bacterias producen ácido sulfídrico, es decir, dan nacimiento a los sulfuros de cobre o cualquier metal bivalente”, explicaron los científicos del Cicitem.

Esta explicación es determinante, porque en los relaves no hay oxígeno. Por lo tanto, si los científicos ocupan las bacterias en el relave, harán que los metales se inmovilicen en el fondo de éste y el agua queda más pura en la superficie.

“Ahora, en estos tiempos, un relave tiene altas leyes comparadas con los minerales de ahora, por lo tanto, a un relave le puedes dar una lixiviación por bacterias o una remediación por bacterias. En el sur del país es más complicado que existan relaves porque llueve, y con esa agua se produce oxígeno y las bacterias comienzan a lixiviar el cobre, que luego cae a los ríos. Es grave. Pero acá en el desierto eso no pasa porque no llueve. Tenemos suerte”, agregó Pedro Galleguillos.

Otro concepto que se está trabajando en los laboratorios del Cicitem es la Biofloculación. Explicado de mejor manera, el mineral chancado pasa a las celdas de flotación donde se producen burbujas. Al agregar algunos reactivos, las burbujas arrastran los sulfuros de cobre lo separa de todo lo demás, que queda como relave.

Sin embargo, hay material que es demasiado fino y no logra adherirse a las burbujas, por lo tanto, hay cobre que se va en los relaves. Los científicos del Cicitem tiene la idea de ver si estos microorganismos funcionan como floculantes, es decir, que se adhieran a las pequeñas partículas de cobre para hacerlas más pesadas y finalmente puedan irse en una burbuja. Esto recuperaría mucho cobre desperdiciado en el proceso de flotación.

“La Biofloculación consiste en que las bacterias producen un pegamento que se llama “hexopolisacárido” y este tiene la facultad de pegar el mineral fino. Este material es biodegradable y hace que las partículas de cobre formen flóculos de mayor tamaño y se adhieran a una burbuja. Nuestros experimentos indican que se recupera un 4% más de cobre, lo que es mucho para una empresa como Escondida por ejemplo”, explicó el científico Pedro Galleguillos.

Otro ejemplo de los logros que causan las bacterias en la minería es el descubrimiento que hicieron científicos de la Universidad Católica del Norte, quienes encontraron una cepa bacteriana en el desierto de Atacama que puede tener múltiples aplicaciones en actividades mineras y de biorremediación.

El investigador de la UCN, Doctor Francisco Remonsellez, lidera el estudio de este tipo de extremófilos. “Lo que hicimos fue aislar algunos de estos microorganismos que pudieran tener alguna aplicación futura en procesos de biolixiviación de minerales a bajas temperaturas. La caracterizamos a nivel molecular y fisiológico, y le pusimos un nombre. En nuestro caso, si bien es una bacteria conocida, se trata de una cepa nueva de la bacteria denominada Acidithiobacillus ferrivorans”, manifestó el científico.

Esta cepa es especial, según el científico, debido a que si se aplica en un proceso de biolixiviación industrial, se podría trabajar con ella desde rangos que van desde 4 hasta 30 grados Celsius. En general, esto no ocurre con otros microorganismos de este tipo que presentan rangos más estrechos de temperatura óptima. Incluso esta bacteria podría mejorar los tiempos de lixiviación.

Todo lo relatado anteriormente es parte de todas las cualidades que tiene el micromundo de las bacterias del desierto de Atacama. Incluso sus características las llevan al plano de la salud, la cosmética o la tecnología.

Cecilia Demergasso lo dijo: “Existe otro tipo de diversidad microbiana que no está puesta en valor todavía, por ejemplo, la Nasa hace pruebas en este desierto para el estudio de la astrobiología”.

Además se están desarrollando protectores solares a base de microorganismos del desierto, como también antibióticos contra el cáncer, o la nanotecnia, verdaderos circuitos electrónicos a escalas de micrómetros, todo en base a los extremófilos.

“Sin embargo, Tampoco se considera como un recurso renovable de la región. Si miras la Estrategia de Conservación de la Biodiversidad de Chile, cuando ves el área de protección de Antofagasta, no aparecen los suelos del desierto. Explotamos el suelo, pero no sabemos la diversidad microbiana que tienen”, concluye.

Reportaje de Revista Norte Minero, publicado en CICITEM.

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