[pt] A bactéria Rhodococcus opacus apresenta a capacidade de tornar hidrofóbica a superfície do mineral de apatita, devido aos compostos presentes na sua parede celular. Para avaliar esta característica da bactéria, foi estudada no presente trabalho a influencia de diferentes parâmetros para tentar entender a interação entre bactéria e o mineral. Os resultados de mobilidade eletroforética da bactéria e mineral mostram um ponto isoelétrico em torno a 2,8 e de 2,5 respectivamente. Após a interação da bactéria com o mineral pode se observar uma variação na curva de potencial zeta do mineral. Os resultados mostram que existe uma maior afinidade da parede celular da bactéria pela superfície mineral de apatita em um pH igual à 7. Foi observado que um aumento na concentração inicial de bactéria é favorável para a captação (mg bactéria/g mineral). Os dados experimentais de adesão foram ajustados aos modelos de Langmuir e Freundlich, apresentando o ultimo um melhor ajuste. As constantes de Freundlich obtidas foram 1.111, 1.154, 1.198 para 293 K, 303 K, 313 K respectivamente. Os resultados mostram uma influencia positiva na captação quando existe um incremento na temperatura e no tempo de interação. Foi avaliado o modelo cinético de pseudo-primeira ordem obtendo-se constantes de taxa de 0.0228, 0.0353, 0.449 min-1 para 293 K, 303 K, 313 K respectivamente. Os resultados mostram uma energia de ativação de 25,91 KJ/mol, sugerindo-se a predominância de interações químicas entre a parede celular da bactéria e a superfície mineral. As imagens do microscópio eletrônico de varredura evidenciaram a adesão em multicamadas da bactéria sobre o mineral de apatita. O presente trabalho provê um pouco de conhecimento para o uso potencial da bactéria como biorreagente na flotação. / [en] Bacteria Rhodococcus opacus has the ability of turn hydrophobic the surface of apatite mineral due compounds present in their cell wall, then for evaluate this particular characteristic of the bacteria, was studied the influence of different parameters to try to understand the interaction between bacteria and mineral. The results of electrophoretic mobility of the bacteria and mineral showed an isoelectric point around 2.8 and 2.5 respectively; after of the bacteria and mineral interaction was observed a change in the zeta potential curve of the apatite mineral. The results showed that there is a greater affinity between the bacterial cell wall and the surface of apatite mineral at pH around 7. It was observed that an increasing in the initial concentration of bacteria is favorable to uptake (mg bacteria/ g mineral). The experimental data of adhesion were fitted of the Langmuir and Freundlich models. Freundlich model showed a suitable adjustment and was obtained constants n equal 1.111, 1.154, 1.198 to 293 K, 303 K, 313 K respectively. The results showed the positive influence in the uptake when there is an increase of temperature and interaction time. Was evaluated the pseudo-first order kinetic model and were obtained rate constants of 0.0228, 0.0353, 0.449 min-1 to 293 K, 303 K, 313 K respectively. The results showed an activation energy of 25.91 kJ / mol, suggesting the predominance of chemical interactions between the bacterial cell wall and mineral surface. The images of scanning electron microscope revealed the multilayer adhesion of bacteria onto apatite mineral. This study provides some understanding for the potential use of bacterial as bioreagent in flotation.

[pt] Diversos microrganismos como bactérias, fungos e/ou seus produtos metabólicos tem sido usados como biorreagentes no bioprocessamento mineral. Um microrganismo hidrofóbico pode mudar as características hidrofílicas de uma superfície mineral se ele aderir na superfície do mineral. Esse é o caso da bactéria Rhodococcus opacus, com características hidrofóbicas identificadas em pesquisas anteriores. Neste trabalho é estudado o comportamento eletroforético e microflotação do sistema mineral quartzo – apatita (apatita A e apatita B) após interação com células da bactéria. Os resultados mostraram uma mudança no perfil de potencial zeta das amostras minerais após interação com a bactéria, essa mudança foi mais significativa nas apatitas que no quartzo. Os resultados também mostraram que a adesão das células bacterianas na superfície mineral pode ser através de interações especificas além de interações eletrostáticas. Foi observado que a bactéria em suspensão consegue reduzir a tensão superficial da interface ar/água de 70 mN/m até valores próximos de 54 mN/m, 55 mN/m e 56 mN/m para valores de pH de 3, 5, e 7, respectivamente, faixa de pH na qual foi observada a maior produção de espuma. O valor máximo de flotabilidade para todas as amostras minerais foi obtido num valor de pH ao redor de 5; sendo que para a apatita B alcançou em torno de 90 por cento de flotabilidade usando 0,15 g.L-1 de bactéria e com 5 minutos de flotação, enquanto a apatita A precisou de 0,20 g.L-1 de bactéria para alcançar a mesma recuperação, finalmente no caso do quartzo o valor foi próximo de 13 por cento com 0,15 g.L-1 de bactéria e sob as mesmas condições de trabalho. A adaptação da bactéria a substrato mineral revelou uma mudança no comportamento da bactéria durante o processo de flotação e foi observada uma maior flotabilidade da apatita num valor de pH em torno de 3 após adaptação ao mineral apatita. Já no caso do quartzo observou-se um leve incremento na flotabilidade em todos os valores de pH. A bioflotação de apatita e quartzo segue modelos cinéticos de primeira ordem. Observou-se que as constantes de taxa (K1) da flotação de apatita A diminuem com reduções de tamanho de partícula, mudando de 0,429 (min-1) para 0,198 (min-1) quando o tamanho passou de (106 – 150) um para (38 – 75) um, no caso da apatita B essa redução foi de 0,518 (min-1) para 0,295 (min-1), o contrário foi observado no caso do quartzo incrementando de 0,016 min-1 para 0,11 min-1. Os estudos fundamentais de mobilidade eletroforética e flotabilidade apoiados pela microscopia eletrônica de varredura evidenciaram a seletividade na separação de apatita e quartzo e deste modo ratificaram o potencial uso da bactéria Rhodococcus opacus como biorreagente no processamento mineral. / [en] Microorganisms, bacteria, fungi and/or their metabolic products have been used as biorreagents in mineral processing. A hydrophobic microorganism should render a hydrophilic mineral surface somewhat hydrophobic if these attach to the mineral. It’s the case of the Rhodococcus Opacus strain, which hydrophobic behavior was proved in others works. In this work, we studied the electrophoretic behavior and the microflotation response of the apatite-quartz system after interaction with bacterial cells. The zeta potential results showed a change in the profile of the minerals after the bacterial interaction, this change was more significant in apatite than in quartz. These results also suggest that the bacterial adhesion in the minerals surface was not for electrostatic interactions. It was observed that the bacterial reduced the interfacial tension from air/water from 70 mN/m to 54 mN/m, 55 mN/m and 56 mN/m for suspensions with values of pH 3, 5 and 7 respectively, values where the higher quantity of foam was formed. The higher flotabilities of all minerals used was recorded in pH 5. The green apatite flotability achieved a value around 90 per cent with 150 mg.L-1 of bacterial after 5 minutes of flotation, while the blue apatite needed 200 mg.L-1 of the bacterial to achieve the same flotability under the same experimental conditions. On the other hand, the quartz flotability had a value around 13 per cent, with 150 mg.L-1 of bacteria and after 5 minutes of flotation. The bacterial adaptation to mineral substrate revealed a change in the bacterial behavior during the flotation process; it was observed a higher apatite flotability in pH 3 after the adaptation of the bacterial to apatite as substrate. The quartz flotability also showed a small increase in all the pH range studied. The mineral flotability followed the first order kinetics model, the rate constants (K) for the blue apatite flotability underwent a reduction with small particles size, changing from 0,429 (min-1) to 0,198 (min-1) when the particle size was altered from (106 – 150) um to (38 – 75)um, while the rate constants for the green apatite flotability changed from 0,518 (min-1) to 0,295 (min-1). Finally the rate constants of the quartz flotability suffer an increased from 0,016 min-1 to 0,11 min-1. The fundamental electroforetic and flotation studies together to the Scanning electron microscopy showed a selectivity bioflotation in the apatite-quartz system, demonstrating in this way the potential that Rhodococcus opacus as a biocollector and its possible application in phosphate flotation industry.

[pt] A bactéria Rhodococcus opacus foi avaliada como biorreagente para a flotação dos minerais da magnesita calcita e barita. As análises para determinar a conformação de parede o R. opacus estabelecem que é constituída por macromoléculas com características anfipáticas. O balanço entre grupos catiônicos e aniônicos da parede atribui um ponto isoelétrico equivalente de 3,2. Os resultados dos testes de aderência indicam que a bactéria R. opacus tem uma forte afinidade por superfícies de características ácido - base. Medidas dos minerais antes e após da interação com o R. opacus revelaram que embora fossem observadas modificações sobre todas as superfícies dos minerais, a bactéria R. opacus apresentou uma melhor afinidade pela superfície da magnesita. A capacidade de adsorção das células sobre as superfícies foi fortemente dependente dos valores de pH e a velocidade de adsorção atingiu a máxima concentração de células nos primeiros 5 minutos. As isotermas para a adsorção da bactéria sobre os minerais poderiam ser categorizadas do tipo Lagmuir (L) , II. A melhor flotabilidade foi observada em pH 7. Para a magnesita, a porcentagem foi de 92% usando uma concentração de R. opacus de 100 ppm. Para calcita os melhores resultados apresentaram flotabilidade de 55% para uma concentração de 250 ppm. Em relação à barita, os melhores valores de flotabilidade (60%) foram obtidos para uma concentração de R. opacus de 350 ppm. A aproximação termodinâmica determinou que a energia de adesão era negativa para todos os sistemas, sugerindo assim uma adsorção espontânea da bactéria sobre as superfícies minerais. Para magnesita e calcita as teorias DLVO confirmam os resultados experimentais, as atrações eletrostáticas entre as partículas determinaram as forças de interação. Já para barita, a teoria de XDLVO poderia predizer o comportamento das células sobre o mineral. Neste caso as interações ácido-base seriam as responsáveis pela adesão. / [en] Rhodococcus opacus micro-organism was evaluated as a biocollector for flotation of calcite and magnesite and barite. Analyses of R. opacus cell wall indicated the macromolecules configurationl. The IEP value of R. opacus was around 3.2,. The acidic IEP value of R. opacus could be due to the presence of anionic groups on the wall that dominate over the cationic groups. The adherence test showed the R. opacus affinity for acid-base surfaces.The behavior of the minerals, before and after R. opacus interaction, was evaluated and showed that the cells adhesion shifted both the minerals zeta potential curves and the reversal charges in comparison to their original isoelectric points. Adhesion tests suggested a higher affinity of the bacteria for magnesite than calcite and barite. The experiments of the adsorption rate of the R. opacus on the minerals surfaces showed fast behavior, achieving a maximum of cell adsorption after 5 minutes. Adsorption isotherm curves for the minerals could be categorized as Lagmuir (L) type II. The best bioflotability results for the minerals were achieved for pH 7. Magnesite reached values around 93% for a R. opacus concentration of 100 ppm. For calcite the best flotability was of 55% for a R. opacus concentration of 220 ppm. For barite, the best flotability achieved 70% for a bacterial concentration of 350 ppm. Using the thermodynamic approach of the minerals systems, the adhesion energy of R. opacus on the surfaces was negative. The result suggested a spontaneous adsorption of R. opacus on to the all minerals. For magnesite and calcite, the DLVO theory can predict the cell behavior on the minerals surfaces. The electrostatic attractions determine the interaction forces. For barite and pH 7, the X- DLVO theory predicted the R. opacus adhesion on the surface by acid base interactions.

[pt] A busca por novos reagentes de baixa toxicidade e de alta biodegradabilidade tem sido estimulada. Como resultado, diversas pesquisas vêm desenvolvendo biorreagentes, dentre eles os biossurfactantes. Os biossurfactantes são moléculas de origem microbiana que possuem ação superficial. Essas moléculas, com propriedades anfifílicas, são produzidas biologicamente e têm aplicação em diversos setores industriais. Assim sendo, esta pesquisa teve como objetivo estudar a flotação do sistema hematita-quartzo utilizando o biossurfactante solúvel produzido por Rhodococcus erythropolis como biorreagente coletor. O biossurfactante (BS) foi caracterizado por análises químicas para determinar a percentagem de proteínas, carboidratos e lipídeos e, suas propriedades físico-químicas foram determinadas por tensão superficial e concentração micelar crítica (CMC). Os minerais e sua interação com o BS foram caracterizados por medições de potencial zeta, medidas de ângulo de contato e espectroscopia no infravermelho (FTIR) para determinar suas propriedades eletrocinéticas, hidrofobicidade e grupos funcionais, respectivamente. Os resultados de adsorção revelaram maior adsorção do biossurfactante na superfície de hematita do que na superfície de quartzo e, isto foi confirmado por analises FTIR e testes de microflotação. Os resultados de microflotação de hematita e de quartzo foram maiores em pH 3 e com concentração de BS de 100 mg/L, com recuperações em torno de 99,88 por cento e 31,05 por cento, respectivamente e, os mesmos foram analisados estatisticamente para obter uma função polinomial representativa da microflotação. Os testes de microflotação do sistema hematita-quartzo mostraram que o biossurfactante é mais seletivo com hematita do que quartzo. O estudo cinético mostrou que os dados experimentais da microflotação de hematita foram ajustados quanto ao modelo cinético de primeira ordem como ao modelo cinético de ordem fracionária, enquanto os dados experimentais da microflotação de quartzo foram ajustados ao modelo cinético de ordem fracionária. Finalmente, os resultados deste trabalho evidenciaram que a utilização do biossurfactante solúvel produzido por Rhodococcus erythropolis como reagente coletor no sistema hematita-quartzo foi viável, demonstrando o seu grande potencial e mostrando- se bastante promissor para uma futura aplicação na indústria da flotação mineral. / [en] The search for new reagents of low toxicity and high biodegradability has been stimulated. As a result, several researches have been developing bioreagents, among them biosurfactants. Biosurfactants are molecules of microbial origin that have surface action. These molecules, with amphiphilic properties, are produced biologically and have application in various industrial sectors. Therefore, this research aimed to study the flotation of the hematite- quartz system using the soluble biosurfactant produced by Rhodococcus erythropolis as a collector bioreagent. The biosurfactant (BS) was characterized by chemical analysis to determine the percentage of proteins, carbohydrates and lipids and its physicochemical properties were determined by surface tension and critical micellar concentration (CMC). The minerals and their interaction with BS were characterized by measurements of zeta potential, contact angle measurements and infrared spectroscopy (FTIR) to determine their electrokinetic properties, hydrophobicity and functional groups, respectively. The adsorption results revealed higher adsorption of the biosurfactant onto the hematite surface than onto quartz surface and this was confirmed by FTIR analysis and microflotation tests. The results of hematite and quartz microflotation were higher at pH 3 and at the concentration of 100 mg/L, with recoveries around 99.88 percent and 31.05 percent, respectively, and they were analyzed statistically to obtain a polynomial function representative of microflotation. The microflotation tests of the hematite-quartz system showed that the biosurfactant is more selective with hematite than quartz. The kinetic study showed that the experimental data of hematite microflocation were adjusted to both the first order kinetic model and the kinetic model of non-integral order, while the experimental data of the quartz microflotation were adjusted to the kinetic model of non-integral order. Finally, the results of this work showed that the use of the soluble biosurfactant produced by Rhodococcus erythropolis as a collector reagent in the hematite-quartz system was feasible, demonstrating its great potential and showing quite promising for a future application in the mineral flotation industry.

[pt] A agitação mecânica ou a injeção do ar geram bolhas na célula de flotação, que são estabilizadas pelo uso de espumantes. Partículas hidrofóbicas se aderem às bolhas e em movimento ascencional chegam a superfície da célula formando a espuma mineralizada que sai da célula por transbordamento e/ou remoção mecânica. Espumas na flotação são de grande importância, principalmente com respeito ao tamanho de bolhas e sua estabilidade, bem como a mobilidade; fatores estes cruciais na viabilidade cinética do processo, na recuperação global e no teor do concentrado. Os espumantes, suas ações e propriedades têm sido estudados, entretanto durante os últimos anos a tecnologia de reagentes de flotação tem sofrido inovações e evoluções consideráveis. Como outros reagentes, os espumantes também foram influenciados pela biotecnologia, levando à introdução de uma nova classe de espumantes denominada bioespumantes. As paredes celulares das bactérias produzem uma gama de proteínas e polissacarídeos, donde por procedimentos específicos se pode extrair biorreagentes que apresentam caracteristicas surfatantes similares aos reagentes sintéticos. Apesar de vários estudos sobre espumantes, ainda existe uma grande lacuna relativa aos bioespumantes. Neste trabalho foi estudado a morfologia de espumas de flotação usando os bioespumantes produzidos pelas bactérias Rhodococcus opacus e seus produtos metabólicos. Os trabalhos visaram estudos de análise de tamanho de bolhas, altura de espuma, estabilidade e persistência de espuma, tensão superficial, velocidade ascencional da bolha, utilizando diferentes técnicas e equipamentos como Bubble Sizer (Anglo Platinum), Tensiômetro K10T (Kruss), Método de Bikerman. As variáveis avaliadas foram pH, concentração de espumante, vazão de ar e tempo. / [en] The mechanical agitation or air injection generate bubbles in the flotation cell; they are stabilized by the use of frothers. Hydrophobic particles adhere to the bubbles and by ascending movement reaches the surface of the cell forming the mineralized froth that leaves the cell by overflow and/or mechanical removal. The flotation froths are of great importance, especially with respect to the size of the bubbles and their stability, as well as mobility; these factors are crucial in the kinetics viability of the process, in the global recovery and in the grade of the concentrate. The frothers, their actions and properties have been studied, however during the last years the technology of flotation reagents has had important innovations and developments. Like other reagents, the frothers were also influences by biotechnology, leading to the introduction of a new class of frothers called biofrothers. The bacteria in their cellular walls produce a range of proteins and polysaccharides, whence by specific procedures it can be removed bioreagents which feature surfactants characteristics similar to synthetic reagents used in flotation. Despite of several investigations on frothers, there is still a large gap in regard to biofrothers. On this work was studied the morphology of flotation froths using biosurfactants produced by the bacteria Rhodococcus opacus and their metabolic byproducts and the investigations focused on studies of analysis of bubbles size, height of foam, stability and persistence of foam, surface tension, superficial velocity of gas; using different techniques and equipment such as Bubble Sizer (Anglo Platinum), Tensiometer K10T (Kruss), Bikermans Method. The evaluated variables were solution pH, frother concentration, air flowrate and time.