Biooxidative action of biolixiving microbial crops on arsenopyrite

Main Article Content

Daladier Miguel Castillo Cotrina
https://orcid.org/0000-0003-0133-5921
Roberto Castellanos Cabrera
https://orcid.org/0000-0002-9021-412X
Ely Tirado Rebaza

Abstract

Arsenopyrite is a mineral source for the recovery of pure gold, biooxidation is used on it, a technology very little studied and applied in our country although it is low cost, efficient and friendly to the environment. The objective of this work was to evaluate the degree of biooxidation in two different concentrations of arsenopyrite by collection microbial cultures that were previously adapted to 1% arsenopyrite in the 0K culture medium. The arsenopyrite was sieved on a tyler sieve smaller than 200 and added in concentrations of 8 and 12% in the bioreactors containing 700 ml of fermentation medium (630 ml of sterilized culture medium with 70 ml of microbial inoculum).  The inoculum consisted of suspensions of a pure microbial culture medium one (two pure cultures). The incubation proceeded at room temperature for 288 hours with aeration. Microbial growth, pH, total iron, iron II, iron III, and biofilm formation on the arsenopyrite surface were evaluated. It was determined that the mixed microbial culture acting on 8% arsenopyrite produced the highest degree of biooxidatio corresponding to a production of 8197.7 mg L-1 of iron III.

Downloads

Download data is not yet available.

Article Details

How to Cite
Castillo Cotrina , D. M., Castellanos Cabrera, R., & Tirado Rebaza, E. (2021). Biooxidative action of biolixiving microbial crops on arsenopyrite. Science and Development, 20(1), 57–69. https://doi.org/10.33326/26176033.2021.1.1108
Section
Artículo original
Author Biographies

Daladier Miguel Castillo Cotrina , Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann. Tacna, Perú

Docente principal de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann - UNJBG. Dicta las cátedras de Biotecnología y de Microbiología industrial en la E.A.P. de Biología Microbiología, con investigaciones en el área de las catedras mencionadas; Ms. en Ciencias con mención en Microbiología industrial y Biotecnología en la Universidad Nacional de Trujillo; con capacitación en Microbiología en la Universidad de Murcia en España; y Doctor en Ciencias Ambientales en la UNJBG.

Roberto Castellanos Cabrera, Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, Tacna, Perú

Biólogo pesquero, egresado de la Universidad Nacional de Trujillo (ex-alumno del Colegio Nacional de San Juan). Trabajó en el Ministerio de Pesquería como ejecutor de proyectos de piscicultura de la trucha. En 1979 desarrolló estudios limnológicos del río Curibaya-Tacna, donde creó la Estación de Curibaya para la producción de truchas. En 1983 ingresó a trabajar en la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann de Tacna, como Jefe de Prácticas de ocho asignaturas (Biología, Bioquímica, Genética, Microbiología, Ecología, Recursos Naturales, Fisiología y Biofísica). Estudió el doctorado en Ciencias Biológicas en la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, en la especialidad de Biología Molecular y Genética. En 2011 estudió el doctorado en Ciencias Ambientales en la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann.

Ely Tirado Rebaza, Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann. Tacna, Perú

Bachiller en Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann. Tacna Co-investigadora en el Proyecto de Investigación “Biotecnología de microorganismos termófilos de la región Tacna- Perú como plataforma base de producción de enzimas termofílicas para aplicaciones industriales 2013” Integrante del Grupo de Investigación de Biotecnología en Extremófilos (GIBEX)

References

Arroyave, D., Márquez, M., Gallego, D., & Pacheco, G. (2011). Evaluación y caracterización mineralógica del proceso de biooxidación en un reactor continuo de tanque agitado. Dyna, 77(164), 18-29.

Ayala, J., & Pardo, R. (1995). Optimización por Diseños Experimentales con Aplicaciones en Ingeniería. Lima: CONCYTEC.

Bosecker, K. (1997). Bioleaching: metal solubilization by microorganisms. FEMS Microbiology reviews, 20(3-4), 591-604. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6976.1997.tb00340.x

Brahmaprakash, G. P., Devasia, P., Jagadish, K. S., Natarajan, K. A., & Rao, G. R. (1988). Development of Thiobacillus ferrooxidans ATCC 19859 strains tolerant to copper and zinc. Bulletin of Materials Science, 10(5), 461-465. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02744659

Brierley, C. L., & Le Roux, N. W. (1978). Bacterial leaching. CRC critical reviews in microbiology, 6(3), 207-262. DOI: https://doi.org/10.3109/10408417809090623

Bulaev, A., Melamud, V., & Boduen, A. (2020). Bioleaching of non-ferrous metal from arsenic-bearing sulfide concentrate. Solid state phenomena, 299. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.299.1064

Chiacchiarini, P., De la Fuente, V., & Donati, E. (2000). Pre-tratamiento de un mineral refractario de oro mediante células de Thiobacilli.

Colmer, A. R., & Hinkle, M. E. (1947). The role of microorganisms in acid mine drainage: a preliminary report. Science, 106(2751), 253-256. DOI: https://doi.org/10.1126/science.106.2751.253

Corkhill, C. L., & Vaughan, D. J. (2009). Arsenopyrite oxidation. Applied Geochemistry, 24 (12), 2342-2361. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2009.09.008 DOI: https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2009.09.008

Cuba, M., & Pastrana, G. (2018). Recuperación de oro a partir de un mineral refractario de pirrotita por biooxidación en la biominería aurífera Calpa- Arequipa (tesis para obtener el título profesional). Universidad Nacional del Centro del Sur. Huancayo.

Daoud, J., & Karamanev, D. (2006). Formation of jarosite during Fe2+ oxidation by A. ferrooxidans. Minerals Engineering, 19(9), 960–967. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2005.10.024

Das, A., Modak, J. M., & Natarajan, K. A. (1998). Studies on multi-metal ion tolerance of Thiobacillus ferrooxidans. Minerals Engineering, 10(7), 743-749. DOI: https://doi.org/10.1016/S0892-6875(97)00052-6

Deng, Y., Zhang, D., Xia, J., Nie, Z., Liu, H., Wang, N., & Xue, Z. (2020). Enhancement of arsenopyrite bioleaching by different Fe (III) compounds through changing composition and structure of passivation layer. Journal of Materials Research and Technology, 9(6). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.08.088

Deveci, H., Akcil, A., & Alp, I. (2004). Bioleaching of complex zinc sulphides using mesophilic and thermophilic bacteria: comparative importance of pH and iron. Hydrometallurgy, 73(3), 293-303. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2003.12.001

Donati, E. (2006). Biominería: Una tecnología alternativa. http://www.voces.antahualan.com.ar/edi11.htm

Gilbert, S. R., Bounds, C. O., & Ice, R. R. (1988). Comparative economics of bacterial oxidation and roasting as a pre-treatment step for gold recovery from an auriferous pyrite concentrate. Can. Min. Metall. Bull., 81(910), 89-94.

Kelly, D. P., & Wood, A. P. (2000). Reclassification of some species of Thiobacillus to the newly designated genera Acidithiobacillus gen. nov., Halothiobacillus gen. nov. and Thermithiobacillus gen. nov. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 50(2), 511-516. DOI: https://doi.org/10.1099/00207713-50-2-511

Khalid, Z. M., & Malik, K. A. (1988). Leaching of chalcopyrite by Thiobacillus thiooxidans and oxidized copper ore by Thiobacillus ferrooxidans isolated from local environments. MIRCEN journal of applied microbiology and biotechnology, 4(4), 447-453. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00940171

Leuze, J. A. De. & Farrow, B. A. (2011). Modulación de Biopelículas de microorganismos para lixiviación de minerales.

López, T., Domínguez, L., & García, J. (2007). Arreglo estructural de un consorcio microbiano de interés alimentario en la producción del vinagre. Trabajo presentado en el octavo Congreso Nacional de Microscopía. México.

Lundgren, D. G., & Silver, M. (1980). Ore leaching by bacteria. Annual Reviews in Microbiology, 34(1), 263-283. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev.mi.34.100180.001403

Márquez, M. (1999). Mineralogia dos processos de oxidação sobre pressãoe bacteriana do minerio de ouro da mina São Bento. MG (Tese de doutorado). Universidad de Brasilia.

Márquez, M., Gaspar, J., Bessler, K. E., & Magela, G. (2006). Process mineralogy of bacterial oxidized gold ore in São Bento Mine (Brasil). Hydrometallurgy, 83(1), 114-123. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2006.03.045

Mason, L. J., & Rice, N. M. (2002). The adaptation of Thiobacillus ferrooxidans for the treatment of nickel–iron sulphide concentrates. Minerals Engineering, 15(11), 795-808. DOI: https://doi.org/10.1016/S0892-6875(02)00118-8

Mejía, E. (2010). Mineralogía del proceso de lixiviación bacteriana de calcopirita (CuFeS2), esfarelita (ZnS) y galena (PbS) (tesis de maestría). Universidad Nacional de Colombia. Colombia

Modak, J. M, Vassan, S. S., & Natarajan, K. (1999). Calcium removal from bauxite using Paenibacillus polymyxa. Minerals and Metallurgical Process, 16(4), 6 – 12. DOI: https://doi.org/10.1007/BF03403228

Mousavi, S. M., Jafari, A., Yaghmaei, S., Vossoughi, M., & Roostaazad, R. (2007). Bioleaching of low-grade sphalerite using a column reactor. Hydrometallurgy, 82, 75–82. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2006.03.001

Natarajan, K. A., Sudeesha, K., & Rao, G. R. (1994). Stability of copper tolerance in Thiobacillus ferrooxidans. Antonie van Leeuwenhoek, 66(4), 303-306. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00882764

Ordoñez, J. (2017). Producción de sustancias poliméricas extracelulares de los microorganismos acidófilos Leptospirillum ferrooxiodans y Acidithiobacillus thiooxidans en medio puro y modificado con un mineral aurífero refractario (tesis de titulación). Universidad Técnica Particular de Loja. Ecuador.

Panyushkina, A., Matyushkina, D., & Pobeguts, O. (2020). Understanding stress response to high-arsenic gold-bearing sulfide concéntrate in extremely metal – resistant acidophile Sulfobacillus thermotolerans. Microorganisms, 8, 1076. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms8071076

Pavez, B. (2011). Cuantificación de la expresión del gen omp-40 y de los genes que conforman el operón gal, vinculado a cambios cinéticos de Acidithiobacillus ferrooxidans en respuesta adaptativa a mineral sulfurado de cobre (tesis para optar el título de Bioquímico).

Rodríguez, Y., Ballester, A., Blázquez, M. L., González, F., & Muñoz J. A. (2001). Mecanismo de biolixiviación de sulfuros metálicos. Revista de metalurgia, 37(6), 665-672. DOI: https://doi.org/10.3989/revmetalm.2001.v37.i6.534

Rossi, G. (1990). Biohydrometallurgy. McGraw-hill.

Shi, S., & Fang, Z. (2005). Bioleaching of marmatite flotation concentrate by adapted mixed mesoacidophilic cultures in an Air-lift reactor. International Journal of Mineral Processing. 76, 3–12. DOI: https://doi.org/10.1016/j.minpro.2004.05.005

Suzuki, I. (2001). Microbial leaching of metals from sulfide minerals. Biotechnology advances, 19(2), 119-132. DOI: https://doi.org/10.1016/S0734-9750(01)00053-2

Temple, K. L., & Colmer, A. R. (1951). The autotrophic oxidation of iron by a new bacterium: Thiobacillus ferrooxidans, Journal of bacteriology. 605-611. DOI: https://doi.org/10.1128/jb.62.5.605-611.1951

Torma, A. (1977). The role of Thiobacillus ferrooxidans in hydrometallurgical processes. Advances in Biochemical Engineering, 6, 1-37. Springer Berlin Heidelberg. DOI: https://doi.org/10.1007/3-540-08363-4_1

Tuovinen, O. H., Niemelä, S. I., & Gyllenberg, H. G. (1971). Tolerance of Thiobacillus ferrooxidans to some metals. Antonie van Leeuwenhoek, 37(1), 489-496. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02218519

Zhao, H., Yang, H., Tong, L., Zhang, Q., & Kong, Y. (2020). Biooxidation-thiosulfate leaching of refractory gold concentrate. International Journal of minerals, metallurgy and materials, 27(8) 1075. DOI: https://doi.org/10.1007/s12613-020-1964-9

Most read articles by the same author(s)

1 2 > >>