DRENAJE ÁCIDO DE MINAS

...

FeS2 + 2Fe2(SO4)3 => 6FeSO4 + 4S° (4)

ó puede ser hidrolizado produciendo el hidróxido férrico como precipitado:

Fe+3 + 3H2O => Fe(OH)3 (s) + ion ferroso de 3H+ (5)

El ión ferroso (ecuación 4) puede entonces ser oxidado biológicamente al ion férrico, y del sulfuro elemental al ácido sulfúrico y continúa el ciclo.

La reacción completa de la oxidación de la pirita puede ser resumida como se muestra en la ecuación 6,

2FeS2 + 7½ O2 + 7 H2O => 2Fe(OH)3 + 4H2SO4 (6)

El ácido sulfúrico resultante en la ecuación 6, es lo que ocasiona la gran acidez del efluente, y el hidróxido de férrico precipitado le da el color marrón oscuro. [1,3]

DESARROLLO

Aspectos Microbiológicos en DAM

T. ferrooxidans se cultiva en pirita como fuente de energía, el análisis de microscopio electrónico de transmisión indica cambios en la superficie de la pirita, asociado con modificación de su morfología. T. ferrooxidans sintetiza un mucopolisacárido, cuando está íntimamente adherido al mineral, ello favorece la oxidación de azufre para solubilizar el metal del mineral, este sufre corrosión en el sitio específico de mayor concentración de azufre, esto se detecta en la topografía de la pirita en el sitio del ataque bacteriano ó zona de concentración del sulfuro. La investigación con técnicas de espectroscopia electrónica y fluorescencia de rayos X demuestran la existencia de una capa de MPS que cubre la superficie del sulfuro como se ilustra en la Figura 3. [12][pic 5][pic 6]

Los microorganismos que son responsables de la disolución de los metales a partir de minerales son, principalmente, organismos quimiosintéticos y autotróficos pertenecientes al género Thiobacillus; de las especies de Thiobacillus que se conocen la que más atención ha recibido es Thiobacillus ferrooxidans, cuya presencia fue demostrada por Colmer y Hinkle, a comienzos de los años 50, en el drenaje unas minas de carbón, que reportaban altos contenidos de ácido y fierro. T. ferrooxidans presenta forma bacilar, Gram negativas, de 0.5 a 1.7 µm, algunas cepas tienen flagelos, es quimioautotrófico, capaz de oxidar compuestos inorgánicos como iones ferroso (Fe(II)) y azufre, los que le sirven de fuente primaria de energía. El carbono necesario para su arquitectura celular lo obtiene por fijación de CO2, de manera similar a las plantas verdes (Ciclo de Calvin-Benson). Es aerobio (requiere de O2 como aceptor final de electrones), acidófilo (desarrolla en rangos de pH que varían entre 1.5 y 3.0), y a temperaturas que oscilan entre 25 - 35ºC. Es considerada como el mayor contribuyente en la producción de aguas ácidas que drenan de depósitos de metales sulfurados, gracias a la capacidad que tienen de oxidar minerales de bisulfuro de fierro, generando soluciones ácidas de sulfato férrico. [13]

Recientes estudios en la mina abandonada Iron Montain cerca de Redding, California (EUA), investigadores de Word Hole Oceanografic Institution (WHOI) y de la Universidad de Wisconsin-Madison encontraron una nueva especie de archea Ferroplasma acidarmanus, como la especie dominante en el DAM de la mina. Los investigadores encontraron que tan importante es conocer el proceso químico de convertir el sulfuro a ácido sulfúrico, el cual su concentración es muy alta en este sitio y como el Ferroplasma acidarmanus puede sobrevivir en tales ambientes inusuales. Se descubre que el Thiobacillus ferrooxidans juega un papel menos importante en el proceso de oxidación del hierro que el Ferroplasma acidarmanus quien tiene una población mucho mayor en el DAM, donde existen grandes concentraciones de Fe, Cu, As, Cd y Zn en solución. El F. acidarmanus no tiene pared celular, su citoplasma esta rodeado de una membrana periférica simple con solo 8 nm de espesor (315 billionths de una plg). [14]

Dentro de este grupo y estrechamente asociados a T. ferrooxidans encontramos a:

• Thiobacillus thiooxidans: Se lo puede encontrar en depósitos de azufre y sulfurosos, desde donde es fácil aislarlos. Se caracteriza porque sólo es capaz de oxidar azufre. Desarrollan a temperatura entre 5ºC y 40ºC, a un pH en el rango de 0.6 a 6.0, siendo el óptimo 2.5. Son aerobios estrictos.

• T. acidophilus: Fue aislado por primera vez por Markosyan en 1973 a partir de minerales, describiéndolo con el nombre de T. organoparus. Presentan forma bacilar, son aerobios estrictos, oxida azufre y utiliza compuestos orgánicos como parte de sus requerimientos nutricionales.

• Tiobacilos semejantes a termófilos: Aunque no están bien estudiadas, es reconocida su importancia en los procesos hidrometalúrgicos. Muestran un activo crecimiento sobre medios conteniendo Fe+2 y sulfuros en presencia de extracto de levadura.

• Leptospirillum ferrooxidans: Son vibriones en forma de espira, como pseudococos. Móviles por la presencia de un flagelo polar simple. Las colonias sobre silica gel son pequeñas y de color marrón rojizo debido a la formación de fierro férrico. Son aerobios estrictos y quimioautotróficos obligados. Utiliza Fe+2 y FeS2 como fuente energética.

• Sulfolobus: Son bacterias Gram negativas, que se presentan como células esféricas, con lóbulos, inmóviles, y la ausencia de flagelos y endosporas. Su pared celular carece de mureina. [13]

Tecnologías de prevención

La mejor forma de tratar el problema de DAM, es tomando medidas preventivas en el origen y de control, por ejemplo controlando eficazmente mediante una restauración rápida del terreno, que puede implicar cubrir el terreno con suelo fértil los escombros y establecer una cubierta vegetal.

Otras tecnologías de prevención de DAM indican cuatro métodos de previsión, los cuales pueden ser realizados antes de comenzar a operar la mina:

(i) comparación con otras minas en funcionamiento o paralizadas, existentes en la región o con las mismas condiciones geológicas;

(ii) modelos paleoambientales y geológicos, que tienen por fin identificar los minerales presentes y sus formas de producción; por ejemplo, piritas formadas en ambientes marinos o salobres parecen tener una mayor tendencia a generar drenaje ácido que las piritas formas en ambientes de agua dulce;

(iii) pruebas geoquímicas estáticas: fueron desarrollados algunos ensayos que, a partir de