Orientador: Denise Bevilaqua / Banca: Miguel Ruiz / Banca: Monica Cristina Teixeira / Resumo: A diminuição gradativa, porem constante das reservas mundiais de metais no mundo, tem forçado o desenvolvimento de novas tecnologias para extração e aproveitamento destes bens minerais. A redução de custos e as novas diretrizes ambientais são o maior impulso para a busca destas novas tecnologias.A biohidrometalurgia, mais especificamente, a biolixiviação dentro deste contexto assume uma importância significativa. Os custos de operação deste processo são muito inferiores aos processos convencionais, além de ser ambientalmente mais aceito, uma vez que não gera gases tóxicos. As próprias bactérias, presentes nestas ocorrências minerais, produzem os insumos necessários para a lixiviação, ácido e íons férricos. A principal bactéria envolvida neste processo e também a mais estudada é o Acidithiobacillus ferrooxidans. Esta é a única bactéria descrita capaz de utilizar íons ferrosos e compostos reduzidos de enxofre como fonte energética. A calcopirita, mineral de cobre mais abundante na face da Terra, apresenta grande refratariedade ao ataque químico e bacteriano, e ainda não há nenhum processo industrial operando em escala comercial.Neste trabalho foram investigados o efeito da adição de diferentes quantidade de pirita, sulfeto de ferro (FeS2) no aumento da solubilização de cobre deste sulfeto. A metodologia foi estabelecida baseandose no mecanismo galvânico de dissolução dos minerais. Os estudos foram realizados através de ensaios respirométricos e de lixiviação em frascos agitados. A presença de bactéria e a adição de ionscloretos também foram avaliadas. Os ensaios respirométricos apresentaram curvas iniciais de consumo de oxigênio sem diferenças significativas para todas as condições analisadas. Os valores finais de consumo de oxigênio variaram. As condições que continham calcopirita/pirita nas ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The gradually depletion of world reserves, however, constant has forced the development of new technologies for extraction and exploitation of these minerals. Cost reduction and new environmental guidelines are the biggest impulse to the search for these new technologies. The biohydrometallurgy, specifically, the bioleaching in this context is of significant importance. The operating cost of this process is much lower than conventional process, in addition to being more environmentally friendly, since it does not generate toxic gases. The bacteria themselves, present in these mineral occurrences produce the inputs needed for leaching acid and ferric ions.The main bacterium involved on this process and also the most studied is the Acidithiobacillus ferrooxidans. This is the only bacterium described able to use ferrous ions and reduced sulfur compounds an energy source. The chalcopyrite, the most abundant copper mineral in the earth, is refractory to the chemical and bacterial attack, and there is no industrial process operating on a commercial scale yet.In this work were investigated the effect of adding different amounts of pyrite, ion sulfide (FeS2) to increase the solubility of copper sulfide. The methodology was established based on galvanic mechanism of dissolution of minerals. The studies were conducted through respirometric tests and bioleaching experiments in shake flasks. The presence of bacteria and the addition of chloride ions were also evaluated.The respirometric tests showed initial curves of oxygen consumption with no significant differences for all conditions examined. The final values of oxygen consumption diverse. The conditions contained chalcopyrite/pyrite in rations 1:3 and 1:1 had values greater than 400 μL of O2 consumed, while other conditions inoculated, these values... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-24Bitstream added on 2014-06-13T20:29:47Z : No. of bitstreams: 1 santos_ms_me_araiq_parcial.pdf: 132429 bytes, checksum: 037dfd07486607e1256f4faabfb818ac (MD5) Bitstreams deleted on 2015-06-25T13:01:09Z: santos_ms_me_araiq_parcial.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-25T13:03:26Z : No. of bitstreams: 1 000690221_20160802.pdf: 132286 bytes, checksum: 8edb48ca721df4e9de383bb772f54af8 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-08-03T14:23:00Z: 000690221_20160802.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-08-03T14:23:33Z : No. of bitstreams: 1 000690221.pdf: 1296176 bytes, checksum: f4616b7e0ae8857af8ccd9f403e5d4d8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A diminuição gradativa, porem constante das reservas mundiais de metais no mundo, tem forçado o desenvolvimento de novas tecnologias para extração e aproveitamento destes bens minerais. A redução de custos e as novas diretrizes ambientais são o maior impulso para a busca destas novas tecnologias.A biohidrometalurgia, mais especificamente, a biolixiviação dentro deste contexto assume uma importância significativa. Os custos de operação deste processo são muito inferiores aos processos convencionais, além de ser ambientalmente mais aceito, uma vez que não gera gases tóxicos. As próprias bactérias, presentes nestas ocorrências minerais, produzem os insumos necessários para a lixiviação, ácido e íons férricos. A principal bactéria envolvida neste processo e também a mais estudada é o Acidithiobacillus ferrooxidans. Esta é a única bactéria descrita capaz de utilizar íons ferrosos e compostos reduzidos de enxofre como fonte energética. A calcopirita, mineral de cobre mais abundante na face da Terra, apresenta grande refratariedade ao ataque químico e bacteriano, e ainda não há nenhum processo industrial operando em escala comercial.Neste trabalho foram investigados o efeito da adição de diferentes quantidade de pirita, sulfeto de ferro (FeS2) no aumento da solubilização de cobre deste sulfeto. A metodologia foi estabelecida baseandose no mecanismo galvânico de dissolução dos minerais. Os estudos foram realizados através de ensaios respirométricos e de lixiviação em frascos agitados. A presença de bactéria e a adição de ionscloretos também foram avaliadas. Os ensaios respirométricos apresentaram curvas iniciais de consumo de oxigênio sem diferenças significativas para todas as condições analisadas. Os valores finais de consumo de oxigênio variaram. As condições que continham calcopirita/pirita nas... / The gradually depletion of world reserves, however, constant has forced the development of new technologies for extraction and exploitation of these minerals. Cost reduction and new environmental guidelines are the biggest impulse to the search for these new technologies. The biohydrometallurgy, specifically, the bioleaching in this context is of significant importance. The operating cost of this process is much lower than conventional process, in addition to being more environmentally friendly, since it does not generate toxic gases. The bacteria themselves, present in these mineral occurrences produce the inputs needed for leaching acid and ferric ions.The main bacterium involved on this process and also the most studied is the Acidithiobacillus ferrooxidans. This is the only bacterium described able to use ferrous ions and reduced sulfur compounds an energy source. The chalcopyrite, the most abundant copper mineral in the earth, is refractory to the chemical and bacterial attack, and there is no industrial process operating on a commercial scale yet.In this work were investigated the effect of adding different amounts of pyrite, ion sulfide (FeS2) to increase the solubility of copper sulfide. The methodology was established based on galvanic mechanism of dissolution of minerals. The studies were conducted through respirometric tests and bioleaching experiments in shake flasks. The presence of bacteria and the addition of chloride ions were also evaluated.The respirometric tests showed initial curves of oxygen consumption with no significant differences for all conditions examined. The final values of oxygen consumption diverse. The conditions contained chalcopyrite/pyrite in rations 1:3 and 1:1 had values greater than 400 μL of O2 consumed, while other conditions inoculated, these values... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-06-24Bitstream added on 2014-06-13T20:49:57Z : No. of bitstreams: 1 horta_dg_me_araiq.pdf: 2518511 bytes, checksum: fa1ebc52d39182ac34d88e7bdd22c751 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho, o efeito dos íons Cl- e da espécie Acidichiobacillus ferrooxidans, linhagem LR, na dissolução da calcopirita foi investigado por técnicas eletroquímicas e ensaios de biolixiviação em frascos. Os agentes estudados (íons Cl- e células bacterianas) foram adicionados às células eletroquímicas ou aos frascos de lixiviação no decorrer dos experimentos em duas séries que se dintinguem quanto à ordem de adição. Na primeira série de as células bacterianas foram adicionadas anteriormente aos íons Cl- enquanto na segunda série os íons Cl- foram adicionados previamente. As técnicas de medidas simultâneas dos ruídos eletroquímicos de potencial e de corrente (ENA – Electrochemical Noice Analisy) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS – Electrochemical Impedance Spectroscopy) aplicadas ao eletrodo de pasta de carbono (CPE – Carbon Paste Electrode) modificado com o mineral de calcopirita foram utlizadas no monitoramento dos ensaios eletroquímicos. Em geral observou-se um comportamento de estado passivo durante os estágios iniciais de imerssão e após as adições de bactéria, caracterizado por baixos valores de corrente passiva e pouca dispersão de pontos nos gráficos de admitância. As células bacterianas adicionadas na ausência de íons Cl- provavelmente aderiram na superfície do CPE-calcopirita. As maiores dispersões nos gráficos de admitância além dos menores valores de resistência do ruído eletroquímico (Rn) e resistência de polarização (Rp) ocorreram após as adições de íons Cl- provavelmente como consequência do aumento da dissolução da calcopirita presente na pasta de carbono. Entretanto observou-se que o sitema apresenta uma tendência em alcançar um estado estacionário após as adições de íons Cl- e de células bacterianas. Os ensaios de biolixiviação em frascos... / In this work, the effects of Cl- ions and Acidithiobacillus ferrooxidans-LR in the oxidative dissolution of the chalcopyrite were evaluated utilizing electrochemical techniques and shaking flasks bioleaching experiments. These agents (Cl- ions or bacterial cells) were added to the electrochemical cells or to the leaching flasks in two experiments series changing the addition order. In the first serie, the bacterial cells were added previously to the Cl- ions while in the second serie the Cl- ions were added before. Electrochemical noise analysis (ENA) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) applied to the carbon paste electrode modified with chalcopyrite were utilized to monitor the electrochemical experiments. Some parameters were calculated from electrochemical analysis, such as admittance plots, noise resistance data (ENA) and polarization resistance (EIS). In general, it was observed a stable passive behavior, mainly during the initial stages of immersion, characterized by low passive current and low dispersion in the admittance plots, mainly after bacteria addition. This can be explained by the adhesion of bacterial cells on chalcopyrite electrodes, acting as a physical barrier. The higher dispersions in the admittance plots occurred when Cl- ions additions took place, when the current fluctuations became greater in number and amplitude, characterizing an active state behavior, probably as a consequence of the dissolution of passive layers spontaneously formed on electrode surface. However, there was a tendency of the system to reach the stationary state probably due to repassivation of the electrode some hours after Claddition. This result was also demonstrated by noise and polarization resistances. The shake flasks bioleaching were carried out over with periodic sample of the liquid phase. The supernatant was... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-07-16Bitstream added on 2014-06-13T19:49:44Z : No. of bitstreams: 1 alves_rc_me_araiq.pdf: 1123161 bytes, checksum: 5cf7e896eaaccf6980e1926e565ed8cd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A espécie bacteriana Acidithiobacillus ferrooxidans é o principal micro-organismo utilizado na biohidrometalurgia. Este processo permite a recuperação de metais de interesse econômico, que se encontram na natureza na forma de sulfetos minerais. O A. ferrooxidans obtém energia da oxidação de íons ferrosos e enxofre incluindo os sulfetos minerais, promovendo assim a solubilização dos metais. A calcopirita (CuFeS2) é um dos sulfetos de cobre mais abundante na natureza, porém, altamente refratário ao ataque químico e bacteriano. Alguns trabalhos vêm sendo realizados com o objetivo de selecionar linhagens bacterianas mutantes de A. ferrooxidans a fim de otimizar o processo de oxidação da calcopirita. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi induzir e selecionar linhagens mutantes de A. ferrooxidans por radiação ultravioleta, que possam melhorar o processo de biolixiviação de sulfetos minerais, principalmente no que diz respeito à calcopirita. Os resultados obtidos mostraram que a radiação ultravioleta afetou a multiplicação do A. ferrooxidans S tanto em meio líquido quanto em meio sólido. Os 10% de sobrevivência foram obtidos após 300 s de exposição à radiação ultravioleta. Duas colônias de A. ferrooxidans S foram re-isoladas de meio sólido e analisadas quanto a alguns estudos fisiológicos. Com os resultados obtidos, observou-se que a radiação ultravioleta não afetou a oxidação bacteriana de íons ferrosos e dos sulfetos minerais calcopirita e pirita. Os possíveis mutantes foram analisados quanto à tolerância aos íons cloreto durante o processo de oxidação de íons ferrosos. Os resultados mostraram que o perfil de tolerância das possíveis linhagens mutantes foi semelhante à linhagem selvagem. Embora, não tenha sido possível obter um mutante com características importantes para otimizar processos na biohidrometalurgia, esse estudo foi realizado... / The bacterial species Acidithiobacillus ferrooxidans is the main microorganism used in Biohidrometallurgy. This process allows the recovery of metals of economic interest, which occur in nature in the form of sulfide minerals. A. ferrooxidans obtains energy from oxidation of inorganic sulfur and ferrous ions including sulfide minerals, thereby promoting the solubilization of metals. The chalcopyrite (CuFeS2) is one of the most abundant copper sulfides in nature but highly refractory to bacterial and chemical attack. Some studies have been carried out to select strains of bacterial mutants of A. ferrooxidans in order to optimize the process of chalcopyrite oxidation. Therefore, the objective was to induce and select mutant strains of A. ferrooxidans by ultraviolet radiation at different times, which can improve the bioleaching process of sulfide minerals, mainly with respect to chalcopyrite. The results showed that the UV affected the multiplication of A. ferrooxidans S both in liquid and in solid medium. The 10% survival was obtained after 300 s exposure to ultraviolet radiation. Two colonies of A. ferrooxidans S were re-isolated from solid medium and analyzed for some physiological studies. With these results, we found that ultraviolet radiation does not affect the bacterial oxidation of ferrous ions and chalcopyrite and pyrite sulfide minerals. Potential mutants were analyzed for their tolerance of chloride ions during the oxidation of ferrous ions. With these results, we found that ultraviolet radiation does not affect the bacterial oxidation of ferrous ions and chalcopyrite and pyrite sulfide minerals. Potential mutants were analyzed for their tolerance to chloride ions during the oxidation of ferrous ions. The results showed that the tolerability profile of the possible mutant strains was similar to wild type. Although it was not possible to obtain a mutant with important features... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-07-05Bitstream added on 2014-06-13T18:09:18Z : No. of bitstreams: 1 garcia_ig_me_araiq_parcial.pdf: 206327 bytes, checksum: 96ce2244d53cd6b26eef086e6ea1ab1a (MD5) Bitstreams deleted on 2015-06-03T11:42:41Z: garcia_ig_me_araiq_parcial.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-03T11:44:08Z : No. of bitstreams: 1 000721776_20150831.pdf: 196800 bytes, checksum: 7855db2c08df6a688c6d404aeebac5cd (MD5) Bitstreams deleted on 2015-08-31T12:12:22Z: 000721776_20150831.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-31T12:12:57Z : No. of bitstreams: 1 000721776.pdf: 1205657 bytes, checksum: 64d61f0337043ba4804b2dcd6c5ffe5b (MD5) / Na natureza, os sulfetos minerais constituem a principal fonte para extração industrial de metais, como o cobre, o chumbo, o zinco e o níquel. A calcopirita (CuFeS2) é um sulfeto de cobre importante, sendo o mineral de cobre mais abundante na natureza. Dentre os processos utilizados para a extração de metais está a biolixiviação, que consiste no processamento de minérios utilizando-se micro-organismos, e é reconhecida hoje como uma metodologia interessante sob os pontos de vista econômico e ambiental. Neste contexto, este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de se obter consórcios oxidantes de ferro e de enxofre capazes de promover a solubilização da calcopirita. Para obtenção dos consórcios, quinze amostras minerais fornecidas pela Companhia Vale S.A. foram enriquecidas em meios de cultivo específicos. Foram obtidos 4 consórcios oxidantes de ferro e 4 oxidantes de enxofre, denominados Dep SOS-4, S3A, SO3, D1. A análise dessas amostras minerais por difração de raios X evidenciou a presença predominante de quartzo (SiO2) nas amostras Dep SOS-4 e S3A e nas amostras D1 e SO3 também foi observado covelita (CuS), pirrotita (FeS), calcopirita (CuFeS2) e enxofre (S0). Os consórcios oxidantes de ferro foram adaptados ao crescimento em calcopirita e submetidos a ensaios de biolixiviação em calcopirita. Agrupamentos dos consórcios também foram realizados, porém sem adaptação prévia à calcopirita. Nos ensaios de biolixiviação, os valores de Eh se elevaram continuamente nos frascos inoculados, estabilizando ao redor de 550 mV, indicando o aumento da relação Fe3+/Fe2+, o que afeta diretamente a solubilização dos metais pela ação oxidante do Fe3+. Mesmo considerando que a calcopirita é um dos sulfetos mais refratários ao ataque oxidante, bacteriano ou químico, a extração de cobre nos ensaios... / In nature, sulphide minerals are the main sources for extraction of some metals for industrial uses, such as copper, lead, zinc and nickel. One of the most important and explored copper sulphide is chalcopyrite, being the most abundant copper mineral in nature. Metals can be extracted using microorganisms, leading the bioleaching to an economic and environmentally sustainable process. In this research, it was developed different iron and sulfur oxidizer consortium to promote chalcopyrite (CuFeS2) solubilization. All consortium were obtained from previous enrichment in a specific culture of 15 ore samples provided by Companhia Vale S.A. Four iron oxidizer and four sulfur oxidizer consortium were prepared, and named Dep SOS-4, S3A, SO3 and D1. X ray diffraction of the Dep SOS-4 and S3A samples showed mainly quartz content (SiO2), whereas the SO3 and D1 samples showed covellite (CuS), pyrrothite (FeS), chalcopyrite (CuFeS2) and sulfur (S0) presence too. The iron oxidizer consortium were adapted to grow with chalcopyrite and then used in shake flasks experiments with chalcopyrite. A mix of consortiums was performed, but without a previous adaptation to the chalcopyrite. The Eh values increased during the bioleaching of the inoculated flasks, stabilizing around 550 mV, which affects metal solubilization due to an increase in the Fe+3/Fe+2 ratio. The iron oxidizer consortium resulted in a better dissolution of the chalcopyrite when compare with the control, sulfur oxidizer consortium and pure strain At. thiooxidans - FG01. However, it was not observed any significant difference between the consortium and At. ferrooxidans - LR in the chalcopyrite dissolution. In the respirometric tests with chalcopyrite as substrate were observed lower consumption of oxygen to the iron oxidizer consortium (Dep SOS -4, S3A, SO3 and D1) in relation to... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-08-24Bitstream added on 2014-06-13T18:50:19Z : No. of bitstreams: 1 ribeironeto_wa_me_araiq.pdf: 385928 bytes, checksum: 31aa2d033d1770556324d25a26f258a0 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Devido ao esgotamento progressivo das jazidas de minérios de cobre com teores elevados (>2%), a aplicação de processos convencionais para a extração de cobre desses minérios, como a pirometalurgia, torna-se inviável devido ao alto custo dos gastos de energia envolvidos. Em função desse esgotamento, bem como do acúmulo de rejeitos de baixos teores (< 0,5%), a busca de processos alternativos para atender a demanda crescente desse metal em todo mundo tornou-se uma necessidade. Uma das alternativas mais viáveis envolve o uso de microrganismos capazes de solubilizar sulfetos metálicos de cobre, em decorrência de seus processos metabólicos oxidativos. O processo que utiliza esses microrganismos na recuperação do cobre de minérios de baixo teor ou de rejeitos é conhecido como biolixiviação e tem sido aplicado em escala industrial em vários países, em especial EUA e Chile, onde estão as maiores reservas mundiais de minério de cobre. Biolixiviação ou lixiviação bacteriana é o processo pelo qual bactérias, sobretudo as do gênero Acidithiobacillus e, principalmente, a espécie Acidithiobacillus ferrooxidans, oxidam sulfetos metálicos (CuFeS2, CuS, CuS2, PbS, ZnS entre outros) como fonte de energia, levando à solubilização desses metais. O A. ferrooxidans é uma espécie mesofílica, quimiolitotrófica e acidofílica que, além de sulfetos metálicos, oxida também íons ferrosos e compostos reduzidos de enxofre. Esse processo é uma alternativa viável para a extração de cobre, pois requer poucos gastos com insumos (ácidos e agentes oxidantes), apresenta reduzido gasto energético, baixo investimento de capital, baixo custo operacional e reduzida mão de obra especializada na operação. Dentre os minerais de cobre, o mais abundante e também o mais refratário ao ataque químico ou bacteriano é a calcopirita. Assim, muitos estudos foram desenvolvidos... / High-grade copper ores deposits (>2%) have been depleted for centuries. So, conventional processes to recover copper from low-grade ores such as pirometallurgy have become prohibitive due the elevated costs, since large amount of energy is spent in this process. As a result of this depletion, a huge amount of low-grade ores (<0.5%) as well waste materials from conventional process have been accumulated for years, waiting for an economic alternative method. In order to match up a constant increase in the copper world demand, the search for new methodologies has become an obligation. Among these alternatives, the use of microorganisms capable to copper sulfides dissolution is the most feasible one. This process, known as bioleaching or bacterial leaching, has been applied in industrial scale in several countries, such as USA and Chile, where the highest copper deposits are located. Bacterial leaching is developed by certain bacteria belong to the Acidithiobacillus genus, among others, mainly by species Acidithiobacillus ferrooxidans, which oxidize metal sulfides (CuFeS2, CuS, CuS2, PbS, ZnS, etc) as its energy source, solubilizing the corresponding metal. It is a mesophilic, chemolithotrophic and acidophilic bacterium that besides metal sulfides oxidize also ferrous iron and other reduced sulphur compounds as energy source. The viability of the process is related with the low costs operation: low capital investments, reduced needs for specialized works, low reagents and materials consumption, etc. Chalcopyrite is most abundant copper mineral and, at same time, the most refractory to chemical or bacterial attack. In this way, several studies have been devoted to understand the mechanisms involved in the mineral dissolution, as well to developed new methodologies to improve chalcopyrite dissolution. It was investigated in this study the effect of some chemical agents...(Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Denise Bevilaqua / Banca: Ana Teresa Lombardi / Banca: Monica Cristina Teixeira / Resumo: Na natureza, os sulfetos minerais constituem a principal fonte para extração industrial de metais, como o cobre, o chumbo, o zinco e o níquel. A calcopirita (CuFeS2) é um sulfeto de cobre importante, sendo o mineral de cobre mais abundante na natureza. Dentre os processos utilizados para a extração de metais está a biolixiviação, que consiste no processamento de minérios utilizando-se micro-organismos, e é reconhecida hoje como uma metodologia interessante sob os pontos de vista econômico e ambiental. Neste contexto, este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de se obter consórcios oxidantes de ferro e de enxofre capazes de promover a solubilização da calcopirita. Para obtenção dos consórcios, quinze amostras minerais fornecidas pela Companhia Vale S.A. foram enriquecidas em meios de cultivo específicos. Foram obtidos 4 consórcios oxidantes de ferro e 4 oxidantes de enxofre, denominados Dep SOS-4, S3A, SO3, D1. A análise dessas amostras minerais por difração de raios X evidenciou a presença predominante de quartzo (SiO2) nas amostras Dep SOS-4 e S3A e nas amostras D1 e SO3 também foi observado covelita (CuS), pirrotita (FeS), calcopirita (CuFeS2) e enxofre (S0). Os consórcios oxidantes de ferro foram adaptados ao crescimento em calcopirita e submetidos a ensaios de biolixiviação em calcopirita. Agrupamentos dos consórcios também foram realizados, porém sem adaptação prévia à calcopirita. Nos ensaios de biolixiviação, os valores de Eh se elevaram continuamente nos frascos inoculados, estabilizando ao redor de 550 mV, indicando o aumento da relação Fe3+/Fe2+, o que afeta diretamente a solubilização dos metais pela ação oxidante do Fe3+. Mesmo considerando que a calcopirita é um dos sulfetos mais refratários ao ataque oxidante, bacteriano ou químico, a extração de cobre nos ensaios... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In nature, sulphide minerals are the main sources for extraction of some metals for industrial uses, such as copper, lead, zinc and nickel. One of the most important and explored copper sulphide is chalcopyrite, being the most abundant copper mineral in nature. Metals can be extracted using microorganisms, leading the bioleaching to an economic and environmentally sustainable process. In this research, it was developed different iron and sulfur oxidizer consortium to promote chalcopyrite (CuFeS2) solubilization. All consortium were obtained from previous enrichment in a specific culture of 15 ore samples provided by Companhia Vale S.A. Four iron oxidizer and four sulfur oxidizer consortium were prepared, and named Dep SOS-4, S3A, SO3 and D1. X ray diffraction of the Dep SOS-4 and S3A samples showed mainly quartz content (SiO2), whereas the SO3 and D1 samples showed covellite (CuS), pyrrothite (FeS), chalcopyrite (CuFeS2) and sulfur (S0) presence too. The iron oxidizer consortium were adapted to grow with chalcopyrite and then used in shake flasks experiments with chalcopyrite. A mix of consortiums was performed, but without a previous adaptation to the chalcopyrite. The Eh values increased during the bioleaching of the inoculated flasks, stabilizing around 550 mV, which affects metal solubilization due to an increase in the Fe+3/Fe+2 ratio. The iron oxidizer consortium resulted in a better dissolution of the chalcopyrite when compare with the control, sulfur oxidizer consortium and pure strain At. thiooxidans - FG01. However, it was not observed any significant difference between the consortium and At. ferrooxidans - LR in the chalcopyrite dissolution. In the respirometric tests with chalcopyrite as substrate were observed lower consumption of oxygen to the iron oxidizer consortium (Dep SOS -4, S3A, SO3 and D1) in relation to... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Resumo: A espécie bacteriana Acidithiobacillus ferrooxidans é o principal micro-organismo utilizado na biohidrometalurgia. Este processo permite a recuperação de metais de interesse econômico, que se encontram na natureza na forma de sulfetos minerais. O A. ferrooxidans obtém energia da oxidação de íons ferrosos e enxofre incluindo os sulfetos minerais, promovendo assim a solubilização dos metais. A calcopirita (CuFeS2) é um dos sulfetos de cobre mais abundante na natureza, porém, altamente refratário ao ataque químico e bacteriano. Alguns trabalhos vêm sendo realizados com o objetivo de selecionar linhagens bacterianas mutantes de A. ferrooxidans a fim de otimizar o processo de oxidação da calcopirita. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi induzir e selecionar linhagens mutantes de A. ferrooxidans por radiação ultravioleta, que possam melhorar o processo de biolixiviação de sulfetos minerais, principalmente no que diz respeito à calcopirita. Os resultados obtidos mostraram que a radiação ultravioleta afetou a multiplicação do A. ferrooxidans S tanto em meio líquido quanto em meio sólido. Os 10% de sobrevivência foram obtidos após 300 s de exposição à radiação ultravioleta. Duas colônias de A. ferrooxidans S foram re-isoladas de meio sólido e analisadas quanto a alguns estudos fisiológicos. Com os resultados obtidos, observou-se que a radiação ultravioleta não afetou a oxidação bacteriana de íons ferrosos e dos sulfetos minerais calcopirita e pirita. Os possíveis mutantes foram analisados quanto à tolerância aos íons cloreto durante o processo de oxidação de íons ferrosos. Os resultados mostraram que o perfil de tolerância das possíveis linhagens mutantes foi semelhante à linhagem selvagem. Embora, não tenha sido possível obter um mutante com características importantes para otimizar processos na biohidrometalurgia, esse estudo foi realizado... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The bacterial species Acidithiobacillus ferrooxidans is the main microorganism used in Biohidrometallurgy. This process allows the recovery of metals of economic interest, which occur in nature in the form of sulfide minerals. A. ferrooxidans obtains energy from oxidation of inorganic sulfur and ferrous ions including sulfide minerals, thereby promoting the solubilization of metals. The chalcopyrite (CuFeS2) is one of the most abundant copper sulfides in nature but highly refractory to bacterial and chemical attack. Some studies have been carried out to select strains of bacterial mutants of A. ferrooxidans in order to optimize the process of chalcopyrite oxidation. Therefore, the objective was to induce and select mutant strains of A. ferrooxidans by ultraviolet radiation at different times, which can improve the bioleaching process of sulfide minerals, mainly with respect to chalcopyrite. The results showed that the UV affected the multiplication of A. ferrooxidans S both in liquid and in solid medium. The 10% survival was obtained after 300 s exposure to ultraviolet radiation. Two colonies of A. ferrooxidans S were re-isolated from solid medium and analyzed for some physiological studies. With these results, we found that ultraviolet radiation does not affect the bacterial oxidation of ferrous ions and chalcopyrite and pyrite sulfide minerals. Potential mutants were analyzed for their tolerance of chloride ions during the oxidation of ferrous ions. With these results, we found that ultraviolet radiation does not affect the bacterial oxidation of ferrous ions and chalcopyrite and pyrite sulfide minerals. Potential mutants were analyzed for their tolerance to chloride ions during the oxidation of ferrous ions. The results showed that the tolerability profile of the possible mutant strains was similar to wild type. Although it was not possible to obtain a mutant with important features... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Oswaldo Garcia Júnior / Coorientador: Ana Paula Felicio Novello / Banca: Cecília Laluce / Banca: Luis Gonzaga Santos Sobral / Mestre

Resumo: A mineração é um dos segmentos mais importantes da economia por estar diretamente relacionada à obtenção de metais de base destinados a diversos tipos de indústrias. No entanto, os resíduos da atividade mineralógica tem se tornado um crescente problema ambiental, principalmente quando os mesmos são sulfetos minerais altamente refratários. A calcopirita (CuFeS2) é um dos sulfetos minerais de baixo teor mais abundantes na natureza devido à sua elevada refratariedade, ocasionada por motivos ainda controversos na literatura. Dentre as várias razões propostas para a refratariedade da calcopirita destacam-se a formação de camadas de enxofre e jarositas (precipitados de ferro) durante a oxidação da mesma. A recuperação de cobre a partir da calcopirita pode ser alcançada com sucesso através dos processos pirometalúrgicos convencionais. No entanto, os mesmos apresentam desvantagens relacionadas ao alto custo e a poluição ambiental. Dentro desse contexto, surge a biolixiviação que é um processo de recuperação de metais ambientalmente amigável através do qual o sulfeto mineral é dissolvido pela ação de bactérias capazes de utilizá-lo como fonte energética para suas atividades metabólicas. A principal bactéria envolvida nos processos de biolixiviação é a Acidithiobacillus ferrooxidans capaz de utilizar sulfetos minerais como fonte energética e oxidar íons ferrosos a férricos (outro potencial oxidante de sulfetos minerais). Outra bactéria importante é a Acidithiobacillus thiooxidans capaz de utilizar enxofre elementar como fonte energética sendo, portanto, interessante para utilização em consórcios com a A. ferrooxidans. Nos ensaios de biolixiviação também podem ser empregados agentes capazes de acelerar ou melhorar o processo de dissolução de sulfetos minerais. Dentre esses agentes merecem destaque os íons cloreto, capazes de modificar a camada... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The mining is one of the most important economic activities because it is directly related with the recovery of base metals destined to several kinds of industry. This is the case of chalcopyrite (CuFeS2) the most abundant sulfide mineral present in the nature due to its high refractory, the reasons of the low dissolution rate for chalcopyrite are not convergent in the literature but a lot of experimental evidences show the formation of elemental sulfur and jarosites (iron precipitates) during the oxidation of this mineral sulfide. The copper recovery from chalcopyrite can be easily attained utilizing conventional mining processes but it can have disadvantages related with the high costs and environmental pollution. In this context, the bioleaching, is an environmentally friendly process that uses micro-organisms to recover metals from low grade mineral ores. The main microorganism involved in bioleaching is the bacteria Acidithiobacillus ferrooxidans that can use mineral ores as energy source and can oxidize Fe2+ to Fe3+(another potential oxidant of mineral sulfides). Another important bacteria is Acidithiobacillus thiooxidans that have the capacity of utilize elemental sulfur as energy source, being interesting to act in consortia with A. ferrooxidans. In the bioleaching experiments it can be employed agents capable to accelerate or improve the dissolution of mineral sulfides. Among these agents deserve distinction the chloride ions capable of changing the sulfur layer formed during the chalcopyrite oxidation and the citric acid able of complex the jarosite formed during the process. In the present work leaching experiments in bioreactors and stirring flasks was done utilizing a chalcopyrite flotation concentrate. In the stirring flasks experiments were done successive addictions of chloride ions through increments of 0.05 or 0.1 mol L-1. The copper recovery percentage was low in both... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Oswaldo Garcia Júnior / Coorientador: Denise Bevilaqua / Banca: Hideko Yamanaka / Banca: Patrícia Hatsue Suegama / Mestre

Orientador : Roberto Feijo de Figueiredo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:46:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franca_RosileaGarcia_D.pdf: 4768222 bytes, checksum: d66fb99192d7e575ab5e0fa3f437edc3 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: O presente trabalho teve por objetivo fazer a remoção de metais (cádmio, chumbo, cobre, cromo, níquel e zinco) por biolixiviação do Iodo digerido anaerobiamente gerado na estação de tratamento de esgoto (ETE) de Barueri (SP), utilizando os microrganismos Acidithiobacillus ferrooxidans e Acidithiobacillus thiooxidans. Além disso, utilizar o Iodo (bruto e tratado biologicamente) como fertilizante no plantio de feijão, avaliando o teor de metais em diversas partes da planta. Foram realizados três experimentos para solubilizar metais do Iodo de esgoto, em reatores batelada com um volume de Iodo digerido de aproximadamente 24 L em cada experimento. Os plantios foram realizados em solo do tipo Latossolo vermelho, utilizando três reatores de polietileno. Os principais resultados desta pesquisa demonstraram que: a maior solubilização para todos os metais no Iodo tratado biologicamente ocorreu em aproximadamente 8 dias, logo depois a eficiência começou a diminuir, provavelmente pelo aumento do pH do meio; os metais que apresentaram maior eficiência de solubilização no Iodo tratado biologicamente foram níquel e zinco, com uma média dos três experimentos de 80 e 85%, respectivamente; no Iodo bruto controle, os metais que apresentaram maior solubilização durante o período de fermentação nos três experimentos foram zinco, chumbo e níquel, tendo como média 67, 42 e 41 %, respectivamente; o metal que cromo, com uma média de 22% no Iodo bruto controle e 40% no Iodo tratado biologicamente; o teor dos metais cádmio (primeiro e segundo plantios), cobre (em todos os plantios) e níquel (primeiro plantio) ultrapassou o teor máximo recomendado em semente de feijão quando Iodo bruto foi aplicado; as análises do teor de metais na folha, no caule e na raiz da planta de feijão não apresentaram diferenças entre os fertilizantes (Iodo bruto, Iodo tratado biologicamente e adubo mineral) usados neste estudo / Abstract: The present work had for objective to achieve metals (cadmium, lead, copper, chromium, nickel and zinc) reduction by bioleaching in the anaerobically digested sludge generated in the wastewater treatment plant of Barueri (SP), using the microorganisms Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans. Also, raw and biologically treated sludge were used as fertilizer in a crop of bean, where the content of metals was evaluated in the different parts of the plant. Three experiments of sludge bioleaching were carried out in batch reactors, with an individual volume of digested sludge of approximately 24 L. The cultivation of bean was accomplished in a soil of the red latosoil type contained in three polyethylene reactors. The main results of this research had demonstrated that: the highest solubilization for all metals in the biologically treated sludge occurred in approximately 8 days, followed by a decreasing efficiency, probably due to an increase of pH of the medium; the metals that presented greater efficiency of solubilization in the biologically treated sludge were nickel and zinc, with a average of the three experiments of 80 and 85%, respectively; in the control raw sludge, the metals that presented greater solubilization during the period of fermentation in the three experiments were zinc, lead and nickel, having as average 67, 42 and 41 %, respectively; the metal that presented minor solubilization efficiency was the chromium, with a average of 22% in the control raw sludge and 40% in the biologically treated sludge; the metal content of cadmium (first and second crops), copper (in all crops) and nickel (first crop) exceeded recommended maximum content in the bean seeds when raw sludge was applied; analyses of the metal content in the leaf, in the stem and in the root of the plant did not presented contamination problems when either biologically treated sludge or raw sludge were applied to the soil / Doutorado / Saneamento e Ambiente / Doutor em Engenharia Civil