El presente trabajo ofrece una idea general de lo que es la Biometalurgia y sus alcances. Pretende incentivar la investigación en ésta área, al tener en cuenta que los yacimientos mineros peruanos resultan muy apropiados para el uso de esta tecnología. La Biometalurgia abarca procesos relativamente sencillos pero multidisciplinarios (químicos, metalurgistas y biólogos), que posibilita la recuperación de constituyentes menores en minerales de forma económica.

El presente trabajo de título tiene por objetivo la detección de árqueas en procesos de biolixiviación, y el estudio de la relación que pudiese existir entre la variación de los parámetros fisicoquímicos presentes en el ambiente en estudio y la presencia de árqueas para cada condición estudiada. Utilizando una mini columna rellena con mineral sulfurado y alimentada como media basal conteniendo sulfato ferroso, a la que se hicieron una serie de cambios, como la temperatura dentro de ésta y los iones presentes en las soluciones utilizadas. Las temperaturas utilizadas para este estudio fueron de 45 °, 55° y 65° C. Para lo anterior, se realizó el análisis mediante reacción de PCR de las árqueas presentes en las soluciones obtenidas de una mini columna de biolixiviación montada en el Laboratorio de Biohidrometalurgia. La ventaja de que presenta este tipo de análisis es el ser independiente de cultivos, por lo que permite obtener una aproximación de los organismos presentes en solución, en particular en el caso de árqueas, microorganismos difíciles de cultivar. La técnica utilizada consiste en realizar la concentración de las células presentes en la solución, la extracción del DNA de las células, la reacción de PCR con primers universales específicos para árqueas en procesos de biolixiviación y la posterior visualización en gel de agarosa del producto de PCR. Para realizar el PCR, se seleccionó un par de primers universales para árqueas desde la literatura, realizando un PCR virtual, mediante programas computacionales y analizando los productos amplificados teóricos; el criterio de obtener los productos más ho,homogéneos en cuando a tamaño y representatividad respecto a la muestras.

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El presente trabajo experimental tuvo dos partes: La primera, fue la biolixiviación de tres minerales sulfurados utilizando como agente de biol ixivi ación microorganismos pertenecientes al género de los Acidithiobacil/us. El objetivo primordial es mostrar la capacidad lixiviadora de la bacteria y su aplicación comercial. En la segunda parte se utilizó un mineral refractario de oro para realizar un estudio de liberación del oro de su matriz / Biometallurgical applicationsThe present work had two parts: First, it was the bioleaching of three sulfide minerals using Acidithiobacillus microorganism as a bioleaching agent. The main goal is to show the leaching capacity of the bacteria and its commercial application. In the second part, a refractory gold sulfide ore was used to study the release of gold from its matrix

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Ingeniero Civil Químico / Ingeniero Civil en Biotecnología / El presente trabajo reporta el estudio realizado en un reactor a escala banco para la oxidación biológica de perlas de azufre elemental, en el cual se genera ácido sulfúrico que será utilizado más adelante en la producción sustentable de fosfatos desde una roca fosfórica. Para lo anterior, se utilizó como punto de partida el cultivo de la arquea Sulfolobus metallicus en matraces agitados a 67°C, crecidas sobre perlas de azufre elemental. A partir de esta manipulación, se implementaron fases de escalamiento que contemplaron un reactor agitado tipo batch y su símil en modo continuo, ambos con condiciones de operación derivadas directamente de los matraces. En modo batch se monitorearon periódicamente el pH, acidez del medio, concentración de sulfato en solución y conteo de células planctónicas. Los resultados obtenidos indicaron un buen escalamiento desde los matraces, con valores similares a trabajos previos que utilizaron aquel sistema de reacción. Además, a partir de lo registrado en el conteo celular, se obtuvo una tasa específica de crecimiento celular (µ) en batch igual a 0,056 [h-1], desde la cual se propusieron 4 flujos de operación para el modo continuo, los cuales fueron de 0,9 1,8 2,7 y 3,6 [mL/min]. Con ellos en operación, se registraron las mismas variables evaluadas en batch, además de determinar el tiempo requerido para estabilizar el pH, medida usada en la detección de cada estado estacionario. Los registros variaron al aumentar el flujo, observando que las cantidades de ácido, sulfato y células disminuyeron, aumentando el pH en el biorreactor. Por su parte, el tiempo transiente necesario para alcanzar cada estacionario se situó en un rango entre 24 y 40 [horas]. A partir de los resultados de producción de ácido sulfúrico y sulfato en solución, se generó un modelo similar a los utilizados en fermentadores continuos, asumiendo la existencia de dos tipos de células: las adheridas al azufre y las suspendidas en el medio de reacción (planctónicas). El modelo se trabajó ignorando el crecimiento de las arqueas en suspensión, y siguiendo dos casos de estudio: suponer una tasa µ constante para todos los flujos versus un caso de µ variable por flujo. El modelo entregó valores para la tasa específica de crecimiento (el mejor de 0,022 [h-1]), además del rendimiento de producción por arquea (alrededor de 10-10 [g producto/arquea]). Este último resultado fue similar al utilizar ácido sulfúrico o sulfato indistintamente como medidas de producto. Además, un estudio de la aireación reveló que el sistema poseía un nivel de oxígeno adecuado para la operación, estimando una producción máxima posible de 0,0014 [g/min] de ácido sulfúrico. En conclusión, el sistema implementado resultó ser un exitoso primer acercamiento a la tecnología de reactores utilizando Sulfolobus metallicus creciendo sobre azufre elemental a 67°C, y debe someterse a un estudio de ingeniería más acabado, tal que permita realizar una biooxidación de azufre compatible con la necesidad de una lixiviación sostenible de fosfatos.

Ingeniera Civil Química / Ingeniera Civil en Biotecnología / En el presente informe se detalla el estudio desarrollado como trabajo de título, denominado Integración y Optimización del Proceso Químico y Bacteriológico para la Recuperación de Fósforo a partir de Residuos Minerales , el cual se enmarca en el proyecto "Recovery of phosphorous from Vale phosphate ore tailings applying bioleaching with autotrophic microorganisms". Se plantea un sistema compuesto por dos reactores, un reactor de biolixiviación de azufre en el cual se produce ácido sulfúrico por acción de la bacteria Acidithiobacillus thiooxidans, y un reactor de lixiviación de relave mineral en el cual se realiza la lixiviación química del relave por acción de dicho ácido sulfúrico. Ambos operan en conjunto en ciclo cerrado. La base de diseño son 100 ton/día de relave mineral. En base a este sistema se desarrolla un modelo matemático con el fin de simular la extracción de fósforo. Para desarrollar el modelo se plantean los balances de masa de cada especie implicada de cada reactor, así como las ecuaciones estequiométricas de producción y consumo de cada una de ellas. Se selecciona el modelo del núcleo sin reaccionar para modelar la lixiviación de fósforo, debido a lo cual es necesario ajustar manualmente curvas experimentales provenientes de publicaciones externas al proyecto, con el fin de determinar la etapa controlante de la lixiviación. También se selecciona la expresión cinética bacteriana a utilizar en la biolixiviación de azufre, escogiendo una que depende únicamente del pH del reactor. Se utilizan 17 parámetros, de los cuales 3 son variables: el pH del reactor de lixiviación cuyo valor varía entre 1 y 5; el parámetro p_(sólido/sol) (masa sólido dividida por masa de la solución del reactor de lixiviación) cuyo valor es 0,1-0,25-0,4; y el parámetro ε (volumen de azufre dividido por volumen del reactor de biolixiviación) cuyo valor es 0,01-0,05-0,1. Se obtuvo que lo óptimo es trabajar con un valor de porcentaje p/p de sólido versus solución (en el reactor de lixiviación química) de 25%; con un valor de volumen de azufre versus volumen del reactor de biolixiviación de 0,05 (equivalente a 10% de p/p de azufre versus solución del reactor), y de pH de operación del reactor de lixiviación química entre 1,4 y 1,5; con lo cual se obtiene un pH de operación del reactor de biolixiviación entre 1,1 y 1,2; un volumen para el reactor de lixiviación de 5 [m3], y un volumen para el reactor de biolixiviación de 17 [m3] aproximadamente. Los tiempos de residencia obtenidos para cada reactor son de aproximadamente 33 [min] y 21 [min], respectivamente.

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En la actualidad, existe un gran interés en desarrollar técnicas para optimizar y controlar el proceso de biolixiviación de minerales de cobre. En ese contexto, el propósito de este trabajo es la elaboración de una propuesta de controlador inteligente supervisor autónomo, para el proceso de biolixiviación que se lleva a cabo en el botadero San Francisco de la mina Los Bronces de Anglo American Chile. El objetivo del controlador es satisfacer las referencias fijadas para la recuperación o producción de cobre del botadero completo, en base a la adecuada manipulación de la temperatura de la solución de refino de éste, lo que se consigue mediante la utilización y control de equipos de calentamiento inductivo. Para el desarrollo del controlador, se programó en MATLAB una serie de módulos entre los que se cuenta la elaboración automática del programa de riego del botadero, el simulador del proceso global en base a redes neuronales, la elección técnico-económica de las referencias de temperatura de la solución y un sistema de monitoreo en línea del proceso. Además se diseñó una interfaz gráfica que coordina los programas descritos anteriormente, y que optimiza la comunicación usuario-controlador-planta. Los resultados de la simulación de la implementación del controlador diseñado y de la tecnología de calentamiento mencionada, indican que las utilidades económicas obtenidas para la operación del botadero pueden incrementarse hasta en un 35%, y que se justifica la inversión de 14,22 millones de dólares en equipos de calentamiento.