Procesos de bioprecipitación de metales pesados y bioreducción de hierro (III) para el tratamiento de aguas ácidas de minas a escala laboratorio

Abstract

Proceso de bioprecipitación y bioreducción para el tratamiento de aguas acidas de mina. El primero hace referencia a la precipitación de metales con sulfuro biogénico producido por bacterias sulfato reductoras, las cuales fueron aisladas de una zona con contaminación crónica de drenajes mineros. El segundo, consistió en la reducción biológica de Fe3+ a Fe2+, para que de esta manera, éste metal pueda ser precipitado por el sulfato producido y así, alcanzar a mayores porcentajes de remoción. El enfoque de tratamiento fue a escala laboratorio y se trató dos tipos de aguas acidas con distintas concentraciones de metales y sulfatos (agua acida de Dique de colas y drenaje acido de mina, DAM) en condiciones cercanas a la realidad y teniendo como modelo a las operaciones mineras: Bolivar, Colquiri y Huanuni (minas bolivianas). La optimización del tratamiento consideró los siguientes factores: por una parte, elección del modo de operación adecuado de los reactores, que resultó ser batch con tiempo de retención de 24 horas ( éste se determinó experimentando con el tratamiento de agua de Dique); también la carga orgánica a emplear, donde se tuvo como resultado el empleo de dos sustratos celulósicos: papel bond en desuso y cascarilla de arroz. Una vez optimizado estos dos puntos se procedió a tratar el DAM, donde la relación DQO (demanda química de oxígeno) se ajustó a la concentración de sulfato, que contenia aproximadamente 16 g/L. Las concentraciones de hieroo (Fe) y zinc (Zn) en el ADN fueron alrededor de 2900 mg/L, respectivamente. Y para su tratamiento, se experimentó con el DAM en 3 circunstancias diferentes: 70 % de recambio de volumen efectivo de reactor con 12 horas de tiempo de retención, 30 % de recambio de volumen efectivo con 24 horas de tiempo de retención y, por último la conexión de un pre-tratamiento químico seguido del tratamiento biológico (solamente con bacterias sulfato reductoras) para evaluar ventajas y desventajas de ambos. El segundo y tercer tratamiento tuvieron similar eficiencia (con excepción de la remoción de Zn y sulfatos), y la elección de uno sobre el otro recaerá en los costos de escalamiento y aplicación. Los resultados muestran que en éstos últimos dos tratamientos, se alcanzó a remover hasta 70 % de sulfatos (con desventaja en el segundo caso que generó más sulfato en el reactor de hierro reducción), entre 60-80% de Fe y Zn y, 95-100% de remoción de cadmio (Cd) y cobre (Cu). Cabe resaltar que la eficiencia fue disminuyendo al transcurrir el tiempo por razones mayormente atribuibles al diseño del reactor, ubicación de la materia orgánica. Finalmente, se detectaron géneros sulfato reductores mediante la técnica molecular de hibridación fluorescente in situ (FISH), donde existió predominancia de Desulfovibrio spp., Desulfobotulus sapovorans y Desulfovibrio fairfieldensis. Seguidos de: Desulfobacter spp., Desulfobulbus spp., Desulfobotulus sp., Desulfostipes sp., Desulfomusa sp. y Desulfofrigus y Desulfofaba spp.