El cianuro es un químico ampliamente utilizado por la industria minera para la disolución o lixiviación de metales preciosos, específicamente el oro. Su alto grado de toxicidad lo convierten en un compuesto de gran peligrosidad si no es manipulado de manera adecuada, pudiendo originar considerables problemas ambientales. La toxicidad de depende de que el cianuro se encuentre en forma libre (gas o líquido) o compleja (acuoso o sólido). Este compuesto puede inhalado (gas), ingerido (líquido o sólido) o adsorbido por contacto dérmico. La intoxicación aguda en el ser humano resulta en convulsiones, vómitos, coma y la muerte. El empleo de bacterias que desarrollan normalmente en ambientes de lixiviación con cianuro y su capacidad para utilizar este químico como fuente de nutrientes, convierten a esta tecnología en una valiosa herramienta natural para propósitos ambientales.

1. BIOTECNOLOGÍA
Cianuro: Toxicidad y Destrucción
Biológica Blgo. José J. Guerrero
Consultoría en Biotecnología Minera y Ambiental Minera
E-mail: esojgue@hotmail.com / esojgue@yahoo.com
RESUMEN SUMMARY
El cianuro es un producto químico ampliamente utilizado Cyanide is a chemical compound widely used for mining
por la industria minera para la disolución o lixiviación de industry to dissolve or leach precious metals, mainly gold.
metales preciosos, específicamente el oro. Su alto grado Its high grade of toxicity turns cyanide into a high
de toxicidad lo convierten en un compuesto de gran dangerous compound if it is not handled in an adequate
peligrosidad si no es manipulado de manera adecuada, way, with the potential to cause highest environmental
pudiendo originar considerables problemas ambientales. problems.
La toxicidad de depende de que el cianuro se encuentre en Cyanide toxicity depends on its presence as in free form
forma libre (gas o líquido) o compleja (acuoso o sólido). (gas or liquid) or complex (aqueous or solid). The
Este compuesto puede inhalado (gas), ingerido (líquido o compound can be inhaled (gas), ingested (liquid or solid)
sólido) o adsorbido por contacto dérmico. La intoxicación or adsorbed by dermal contact. Acute intoxication in
aguda en el ser humano resulta en convulsiones, vómitos, human being results in convulsions, vomiting, coma and
coma y la muerte. death.
Dentro de las numerosas tecnologías existentes para la Among existing technologies for remediation of cyanide,
remediación del cianuro, la degradación biológica se biological degradation presents itself as a promising
presenta como una alternativa muy prometedora. El alternative. The use of bacteria growing in cyanide
empleo de bacterias que desarrollan normalmente en leaching environments and their ability to employ this
ambientes de lixiviación con cianuro y su capacidad para chemical as source of nutrients turns this technology a
utilizar este químico como fuente de nutrientes, convier- valuable natural tool for environmental purposes.
ten a esta tecnología en una valiosa herramienta natural This paper will give a basic concept and potential of
para propósitos ambientales. cyanide biodegradation to mining industry, particularly
En el presente trabajo, brindaremos los principios y gold one.
potencialidades de la biodegradación de cianuro para la
industria minera, particularmente la aurífera. Keywords: cyanide, biotechnology, bio-mining,
Keywords: cianuro, biotecnología, bio-minería, biodegradation, toxicity.
biodegradación, toxicidad.
Introducción nylon y plásticos acrílicos); así como en la fotografía y la
producción de goma sintética.
El cianuro es una sustancia química, caracterizada por la
El cianuro de hidrógeno gaseoso se ha utilizado amplia-
presencia de una unidad química formada por el enlace
mente para exterminar a los roedores y depredadores
carbono-nitrógeno (CN-) se combina con una gran
grandes, y en la práctica hortícola, para controlar las
mayoría de compuestos orgánicos e inorgánicos. Es
plagas de insectos que han desarrollado resistencia a
potencialmente letal, que actúa rápidamente sobre el
otros pesticidas.
sistema respiratorio.
Además, el cianuro se utiliza en productos farmacéuticos
Básicamente, el cianuro se como el laetril, una sustancia para combatir el cáncer, y el
presenta como cianuro de nitroprusiato, una droga para reducir la presión arterial.
hidrógeno (HCN), que es un Los compuestos de cianuro también se utilizan en vendas
gas, o en forma de cristales quirúrgicas que promueven la cicatrización y reducen las
como el cianuro de sodio cicatrices.
(NaCN) o el cianuro de potasio
Tabla 1.- Algunas drogas farmacéuticas que presentan
(KCN). Generalmente, el
molécula de cianuro en su composición (Williams, 1948).
cianuro se caracteriza por un
olor a “almendras amargas”, NOMBRE ECUACIÓN
pero no siempre emana un olor Cocaína CuCN.9(C17H19O3N.HCN).7HCN
y no todas las personas
Novocaína CuCN.9(C17H20O2N2.HCN).HCN
pueden detectarlo.
Codeína CuCN.4(C18H21O3N.HCN).3HCN
El cianuro es uno de los
principales compuestos Nicotina CuCN.2(C10H14N2.HCN).1.5HCN
utilizados por la industria química debido a su composi- Morfina CuCN.9(C17H19O3N.HCN).7HCN
ción de carbono y nitrógeno, ambos elementos comunes, Fig. 4 ROC 600
y a la facilidad con la cual reacciona con otras sustancias. Cafeína 4CuCN.(C8H10O2N4.HCN)
Alrededor del 80% del cianuro fabricado en el mundo se En otros sectores industriales, el cianuro se empleado en
emplea en la producción de químicos orgánicos (nitrilo, la producción de papel, textiles y plásticos. Las sales de
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2. BIOTECNOLOGÍA
cianuro son utilizadas en la metalurgia para galvaniza- cianuro de sodio, generalmente entre 0.01% y 0.05% de
ción, limpieza de metales y la recuperación del oro del cianuro (100 a 500 partes por millón).
resto de material removido. El gas de cianuro se utiliza
En contacto con el oro, el cianuro forma complejos
para exterminar plagas e insectos en barcos y edificios.
estables, razón por la cual su importancia en minería
Las sustancias químicas encontradas en productos aurífera.
hechos con base en acetonitrilo, utilizados para remover
2Au(s)+4NaCN(s)+H2O+½ O2(aq)→2Na[Au(CN)2](aq) + 2
uñas postizas, pueden producir cianuro si se ingieren
NaOH(aq)
accidentalmente.
Cianuro en la naturaleza En procesos industriales asociados con la extracción de
oro y plata se conocen varias formas de cianuros: total,
En la naturaleza, el cianuro es formado, excretado y libre, y disociable en ácido débil (WAD, por sus siglas
degradado por miles de animales, plantas, insectos, en inglés).
hongos y bacterias. Los niveles de cianuro potencialmen-
te liberado por la digestión o inadecuada preparación de
plantas cianogénicas pueden llegar a concentraciones de
cientos de partes por millón. La ingesta de estos vegetales
puede originar la muerte en animales y el envenenamien-
to del ser humano.
En la naturaleza se encuentran presentes bajas concen-
traciones de cianuro, por ejemplo, en muchos insectos y Toxicidad del cianuro
plantas, entre las que se incluyen una amplia variedad de La inadecuada manipulación o empleo del cianuro lo
especies vegetales. El cianuro se encuentra en almen- convierte en un compuesto potencialmente tóxico.
dras, albaricoques, bambúes, frijoles germinados,
cerezas, aceitunas, papas, sorgo, soya, y nueces, a las En Canadá, el cianuro puede ser descargado en valores de
que brinda protección contra los depredadores. CN- total de entre 1-2 mg/l y CN- WAD de 0.1 0.5 mg/l;
mientras que en Estados Unidos los límites establecidos
Tabla 2.- Concentraciones de cianuro en plantas por la Agencia de Protección Ambiental (EPA, por sus
seleccionadas (Extractado de Eisler, 1991) siglas en inglés) son de 0.2 mg/l de cianuro WAD y 1 mg/l
de cianuro total. En el Perú, la legislación establece
Especies de Plantas Concentración (mg/Kg) niveles de cianuro total de1 mg/l; 0.1 mg/l de cianuro
Yuca libre y 0.2 mg/l de cianuro WAD.
Hojas 377-500 Diariamente los seres humanos tienen contacto directo
Raíces 138 con el cianuro o sus derivados a través de los alimentos
Raíces desecadas 46-< 100 que consume y productos que utiliza. De otro lado, en la
Puré 81 industria minera son numerosos los trabajadores que
Punte de Bambú Máx. 8000 tienen contacto frecuente con este reactivo no
Poroto Blanco (Birmania) 2100 reportándose accidentes fatales o muertes originadas por
Almendra (amarga) 280 2500 la intoxicación de este compuesto. La causa principal de
Sorgo (planta joven) Máx. 2500 muerte por cianuro involucra la ingesta de plantas
cianogénicas, cuyos elevados niveles de cianuro provocan
Además, este compuesto está presente en gran parte del una parálisis permanente de las extremidades.
ambiente diario al que estamos expuestos, por ejemplo, en
A nivel tisular (tejidos), el cianuro actúa sobre el sistema
la sal usada para derretir el hielo en los caminos y en los
respiratorio, impidiendo el uso del oxígeno mediante la
escapes de los automóviles. También es un estabilizante de
inhibición de la acción de las enzimas respiratorias. Una
la sal de mesa.
vez que se encuentra en el torrente sanguíneo, el cianuro
También se encuentra en el humo del cigarrillo y en los forma un complejo estable con la citocromo oxidasa,
productos de combustión de los materiales sintéticos como una enzima que promueve el traspaso de electrones a las
los plásticos y que se desprenden al quemar un material. mitocondrias de las células durante la síntesis de
adenosin trifosfato (ATP)2.
Cianuro en minería aurífera
Si la citocromo oxidasa no funciona correctamente las
Desde aproximadamente finales del siglo XIX, el cianuro
células no consiguen aprovechar el oxígeno del torrente
de sodio es empleado intensamente en operaciones
sanguíneo, lo que causa hipoxia citotóxica o asfixia
auríferas para la disolución o lixiviación de oro. El proceso
celular. La falta de oxígeno provoca que el metabolismo
fue patentado en el Reino Unido por J.S. MacArthur y los
cambie de aerobio a anaerobio, lo que conlleva a la
hermanos W. y R. Forrest el 19 de octubre de 1887.
acumulación de lactato en la sangre. El efecto conjunto de
Del total de la producción mundial de cianuro, alrededor la hipoxia y la acidosis láctica provoca una depresión en el
del 20% se utiliza para fabricar cianuro de sodio, una sistema nervioso central que puede causar paro
forma sólida de cianuro cuya manipulación es relativa- respiratorio y resultar mortal.
mente fácil y segura. De este porcentaje, el 90%, es decir,
La exposición a períodos de inhalación crónica (a largo
el 18% de la producción total, se utiliza en minería en todo
plazo) resulta en efectos sobre el sistema nervioso central
el mundo, mayormente para la recuperación de oro.
(SNC). Otros efectos incluyen efectos sobre el sistema
Los procesos de extracción aurífera empleada en opera- respiratorio y cardiovascular, un agrandamiento de la
ciones mineras requieren de soluciones muy diluidas de glándula tiroides e irritación a los ojos y la piel.
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3. BIOTECNOLOGÍA
En términos generales, se puede señalar que las personas En los primeros, reacciones químicas o biológicas son
expuestas a pequeñas cantidades de cianuro por la utilizadas para convertir al cianuro en un compuesto
respiración, la absorción de la piel o el consumo de menos tóxico; mientras que en los segundos, el proceso
alimentos contaminados con cianuro pueden presentar de reciclaje involucra la remoción del cianuro de la
algunos o todos los síntomas siguientes en cuestión de solución o la pulpa.
minutos: respiración rápida; agitación; mareo; debilidad;
Destrucción Biológica6
dolor de cabeza; náusea y vómito; y ritmo cardíaco rápido.
La degradación biológica de cianuro aprovecha de la
Asimismo, la exposición por cualquier medio a una
capacidad de ciertos grupos de microorganismos,
cantidad grande de cianuro puede también causar otros
mayormente bacterias, de utilizar compuestos
efectos en la salud como: convulsiones; presión
cianurados como fuente de carbono y nitrógeno
sanguínea baja; ritmo cardíaco lento; pérdida de la
convirtiendo el compuesto tóxico en sustancias inocuas.
conciencia; lesión en el pulmón y falla respiratoria que
lleva a la muerte. La biodegradación de cianuro, como también se le
conoce, resulta en la formación de amonio. Los
El cuerpo posee diversos mecanismos para expulsar el
microorganismos involucrados poseen varios sistemas
cianuro de forma efectiva. El cianuro reacciona con el
enzimáticos específicos que les permite desarrollar en
tiosulfato y produce tiocianato en reacciones catalizadas
Fig. enzimas de azufre como la rodanasa. El tiocianato es ambientes con alta concentración de cianuro.
por 13
BBC34 (Leopardo) en cuestión de días.
liberado por la orina Entre los microorganismos se conoce de la capacidad
degradadota de muchos hongos (Fusarium, Hasenula) y
Si bien el tiocianato es siete veces menos tóxico que el
bacterias (E.coli, Pseudomonas fluorescens, Citrobacter,
cianuro, en concentraciones altas provenientes de una
Bacillus subtilis y otros) quienes asimilan cianuro y lo
exposición crónica al cianuro puede afectar la glándula Fig. 17 ROC F7
usan como fuente de nitrógeno y/o carbono, teniendo
tiroides. El cianuro tiene más afinidad por la
como intermediario NH3.
metahemoglobina que por la citocromo oxidasa, y juntos
forman cianometahemoglobina. Si estos u otros Son diversos los mecanismos empleados para utilizar o
mecanismos de desintoxicación no son superados por la romper la molécula de cianuro. Uno de los mecanismos
concentración de cianuro y el tiempo de exposición a la involucra a la enzima cianuro hidratasa, que resulta en
que el cuerpo estuvo expuesto, se puede evitar que el la conversión irreversible del cianuro en formamida, que
envenenamiento por cianuro sea fatal. finalmente es transformada en CO2 y NH3.
Vida silvestre El cianuro también puede ser convertido en -cianoalanina
Además del hombre, los animales pueden verse afectados o en un -aminonitrilo por la -cianoalanina sintetasa,
por los efectos del cianuro. Los mamíferos terrestres son seguida de la hidrólisis de los productos para liberar un
afectados de manera limitada, debido principalmente a ácido y Nh3
que las operaciones mineras se encuentran debidamente
aisladas. Tabla 3.- Vías de biodegradacion de cianuro
Compuesto Micro-organismo
Un aspecto a tomar en cuenta lo constituye la exposición degradado involucrado
Reacción
de animales domésticos y salvajes a plantas cianogénicas y HCN via NADH+H++HCN+O2HNCO+
P.fluorescens
recipientes que contengan cianuro empleados en el control HNCO H2O+NAD+ HCNO+ H2O CO2+NH3
de predadores molestos, como el coyote. HCN Stemphylium loti HCN + H2O HCONH2
Alcaligenes xylosoxidans No precisado en la literatura
Un segundo grupo de animales afectados por este HCN subsp. Denitrificans
compuesto químico son las aves migratorias y acuáticas NaCN P.putida No precisado en la literatura
que llegan a pozas o espejos de agua abiertos con altos Pseudomonas stutzeri
KCN No precisado en la literatura
Ak61
contenidos de cianuro. Este problema ambiental es evitado
KCN Bacillus pumilus C1 No precisado en la literatura
mediante la colocación de coberturas o “bolas flotantes”, o
disminuyendo la concentración del cianuro WAD. Cianuros Pseudomonas aeruginosa
Orgánicos No precisado en la literatura
El componente más vulnerable del ecosistema a los Cultivos mixtos - no se
ha determinado un HCN+2H2OHCOO-+NH4+
impactos adversos de una exposición al cianuro lo constituye HCN
microorganismo En condiciones metanogénicas
la vida acuática. Los organismos acuáticos son más anaerobio específico
sensibles a los efectos tóxicos de este reactivo, y físicamente
no es posible evitar su ingreso a los cuerpos de agua. Una tercera ruta involucra la utilización de la cianuro
monoxigenasa para catalizar la conversión de HCN en
Métodos de tratamiento
cianato (HOCN), lo que lleva a una descomposición
Los sistemas o métodos de tratamiento del cianuro catalítica mediada por otra enzima, cianasa, para producir
deberán estar dirigidos a eliminar la potencial toxicidad CO2 y NH3. La cianasa es inducible con el cianato mientras
del reactivo para la vida silvestre y acuática, así como de que la enzima cianuro monoxigenasa no lo es.
las aves. Estos procedimientos podrían incluir la remoción
del cianuro de: pulpas de relave de operaciones de Algunas cepas bacterianas transforman directamente
molienda; eliminación de soluciones provenientes del cianuro en CO2 y NH3 por medio de la cianuro dioxige-
proceso de Merrill-Crowe; soluciones de exceso de nasa, sin la formación de cianato como intermediario.
operaciones de lixiviación en pilas o “vat”; soluciones Los tratamientos biológicos se han convertido en una
sobrenadantes de presas de relaves; y de filtraciones. alternativa interesante para la industria minera debidos
Los tratamientos para el cianuro pueden ser clasificados principalmente al éxito obtenido por Homestake Mining
como destructivos y de recuperación. en su planta de Lead, South Dakota, Estados Unidos.
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En esta planta, un proceso aeróbico es empleado para Tabla 4.- Algunas plantas y los glicosidos que producen
remover cianuro, tiocianato, cianato, amonio y metales
Especie Vegetal
provenientes de soluciones cianuradas. En una segunda Glicosidos
Nombre
etapa, el amonio, altamente tóxico para la vida acuática, Cianogenicos Nombre Científico
común
es transformado en nitrato. El principal microorganismo Amygdalin almonds Prunus amygdalus
involucrado en la aplicación de la tecnología es Dhurrin sorghum Sorgum album, Sorgum bicolor
Pseudomonas sp. Manihot esculenta
Linamarin cassava
M. carthaginensis
El proceso se realiza empleando Reactores Biológicos lima beans Phaseolus lunatus
Rotatorios donde películas de bacterias se encuentran Lotaustralin cassava Manihot carthaginensis
lima beans Phaseolus lunatus
adheridas a discos giratorios que rotan de manera lenta
Prunasin stone fruits Prunus species e.g., P. avium, P.
para permitir el adecuado contacto, y degradación de padus, P. persica, P. macrophylla.
cianuro, entre el microorganismo y el efluente cianurado. Taxiphyllin bamboo shoots Bambusa vulgaris
Primera Etapa:
Conclusiones
MxCNy + 2 HxO + ½ O2 M-biopelícula + HCO3 + NH3
1. Dada la importancia del cianuro en la extracción de
(Me: Fe, Cu, Zn) metales preciosos constituye un aspecto de preocupa-
SCN- + 2 H2O + 5/2 O2 SO4-2 + HCO3-1 + Nh3 ción desde el punto de vista ambiental.
Segunda Etapa: 2. El empleo de novedosas tecnologías como la biodegra-
dación o la fitorremediación de cianuro se presentan
NH4 + + 3/2 O2 NO2-1 + 2 H+ + H2O como una alternativa para el control de la contamina-
NO2-1 + ½ O2 NO3-1 ción en la industria minera.
3. Los beneficios del empleo del tratamiento biológico
Los microorganismos involucrados en el tratamiento permite emplear bacterias indígenas con la habilidad
biológico de cianuro y thiocianato incluyen una mezcla de degradar cianuros libres y complejos a niveles de
heterogénea de bacterias indígenas del suelo que se han pH que se emplean en las plantas de proceso. Además,
adaptado a vivir en ambientes de cianuro luego de una del uso de productos agrícolas como fuente de
constante y continúa exposición. nutrientes para las bacterias responsables.
Aunque el cianuro es fácilmente degradado por las 4. El proceso produce efluentes de bajo costo que se
bacterias aeróbicas, lo mismo no ocurre con el thiocianato ajustan a los criterios de descarga establecidos.
que no puede ser removido fácilmente mediante procesos Referencias Bibliográficas
anaeróbicos (en ausencia de oxígeno). En suma, el
1. Centros para el Control y la Prevención de
tratamiento biológico anaeróbico es un proceso más lento
Enfermedades (CDC) , “Emergencias causadas por
y más susceptible a la presencia de productos tóxicos
agentes químicos: Datos del Cianuro”, 2003, en
resultantes de la exposición a otros constituyentes en el www.bt.cdc.gov/agent/cyanide/basics/espanol/pdf/cyanide/fac
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Como en todo sistema biológico, los factores ambientales
ambiente”, en
más críticos para una buena eficacia del tratamiento www.caem.com.ar/novedades/EfectosdelCianuro.html
biológico incluyen al pH, temperatura, niveles de oxígeno 3. Logsdon, Mark J.; Karen Hagelstein, and Terry I.
y la disponibilidad de nutrientes. Mudder; “El manejo del cianuro en la extracción de
Los microorganismos responsables de la destrucción de oro”, en www.cyantists.com.-ICMMElManejodelCia
nura.pdf
cianuro pueden ser aislados a partir de ambientes de
4. Meehan, Samantha; 2000. “The fate of cyanide in
lixiviación en operaciones mineras auríferas. Su cultivo
groundwater at gasworks in south easthern
requiere de medios de cultivo simples y/o específicos. En
Australia”. Ph. D Thesis, chapter 3
este último caso, los medios deberán contener exclusiva- 5. U.S. Environmental Protection Agency, Cyanide,
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Hoy en día, aunque los distintos mecanismos que rigen la recuperación y lixiviantes alternativos”. Información
degradación microbiana de cianuro están bien compren- no publicada.
didos, falta comprender los principios de ingeniería que 7. Institute of Environmental Research (Biology five);
permitan disminuir los costos del proceso. En este “Cyanide Phytoremediation“ en www.bio5.rwth-
sentido, un mejor futuro se vislumbra con el empleo de aachen.de/ubcen/Research/Bioremediation
reactores de cama fuidizada y película fija más que /bioremediation.html
reactores de cama fija. 8. Jandhyala, DM; Wilson, RC; Sewell, BT & Benedik, MJ;
7, 9 , 10
2005, “Comparison of cyanide-degrading nitrilases”,
Fitorremediación de cianuro Appl. Microbiol. Biotechnol, 2005, Feb. 10.
Una nueva posibilidad para el tratamiento de suelos 9. Banks, M. Katherine and Mannering, Fred; “Phytore-
contaminados con residuos de cianuro lo constituye el mediation of Cyanide contaminated soils”; en
www.hsrc.org/mw-cyanide.html
empleo de plantas cianogénicas, especies con capacidad
10. G. Speijers, “Cyanogenic Glycosides”, en www.inchem-
para sintetizar glucósidos cianogénicos, compuestos que .org/documents/jecfa/jecmono/v30je18.htm
se descomponen rápidamente hacia cianuro cuando una 11. Ata Akcil; “Destruction of cyanide in gold mill
planta es dañada. Debido a que el cianuro es un compo- effluents: biological versus chemical treatments”,
nente natural de estas plantas, poseen elevadas capaci- Biotechnology Advances 21 (2003) 501 511
dades para degradar este compuesto químico.
El Ingeniero de Minas
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