Este estudio analiza microorganismos nativos en procesos de biolixiviación de minerales auríferos refractarios en Ecuador. Se aislaron cepas de Thiobacillus ferrooxidans y un hongo no identificado de muestras de agua y roca de las minas de Portovelo y San Gerardo. Estos microorganismos fueron cultivados y experimentados a diferentes concentraciones de mineral para evaluar su crecimiento y capacidad de oxidación. Los resultados mostraron mayor crecimiento bacteriano en la muestra de San Gerardo a concentraciones del 25-35

1. Estudio de Microorganismos Nativos en Procesos de Biolixiviación de Minerales Auríferos
Refractarios.
Francisco P. Gordillo Espinosa., Víctor A. Sanmartín Gutiérrez, Fabián H. Carrión Mogrovejo.
Universidad Técnica Particular de Loja.
fpgordillo@utpl.edu.ec, fhcarrion@utpl.edu.ec,
Fax: 593-7-2584893
San Cayetano s/n
Casilla Postal: 11-01-608
Loja - Ecuador

2. RESUMEN
La amplia biodiversidad de nuestro País se manifiesta a través de distintos formas biológicas, es así
que, en los distritos mineros de Portovelo y San Gerardo al sur del Ecuador se tomaron muestras de
agua y rocas para la identificación de organismos nativos que forman parte de los procesos naturales
de lixiviación de minerales sulfurosos.
Mediante métodos de identificación logró detectar la presencia de cepas de Thiobacillus
ferrooxidans y una especie fúngica aun no determinada, los mismos que han sido aislados, cultivados,
experimentados y conservados en medios apropiados.
La presente investigación pretende estudiar la adaptación individual y conjunta de las bacterias y los
hongos a sistemas adecuados de agitación y aireación, en los cuales se ha colocado concentraciones
distintas de muestras auríferas refractarias que provienen de los procesos de recuperación de oro por
métodos tradicionales, a fin de comprobar su efectividad como pretratamiento en los procesos de
cianuración.
La presencia de Thiobacillus ferrooxidans en condiciones ácidas ha sido ya probada con
anterioridad, sin embargo, la presencia de especies fúngicas en estas condiciones son estudiadas para
probar su eficacia como otra alternativa para la biolixiviación.
ABSTRACT
The broad biodiversity of our country is manifested through several different biological forms.
From the villages of Portovelo and San Gerardo in the southern part of Ecuador, some samples of
water and rocks were taken in order to identify the native microorganisms which take part in the
natural processes of leaching of sulphurous minerals.
It’s been achieved to determine the presence of Spp. Thiobacillus ferrooxidans and a fungi sample
which has not been determined yet. These have been isolated, grown, experimented and conserved in
appropriate cryogenic environments.
The present research intends to study the individual and group adaptation of the bacteria and the
fungi upon suitable systems of agitation and ventilation, in which has been placed several different
concentrations of refractory auriferous samples. These come from the recovery processes of gold
through traditional methods and test their affectivity as pre-treatments upon the cyaniding processes.
The presence of Thiobacillus ferrooxidans in acid conditions has already been tested in advance,
however, the presence of fungi species in these conditions are studied to prove their efficiency as
another alternative for the bioleaching of refractory auriferous minerals.
INTRODUCCIÓN El problema de la refractabilidad ha situado a
la pirita y la arsenopirita como los más
En el Ecuador, gran cantidad de residuos con importantes minerales que encapsulan y hacen
características refractarias han sido acumulados refractarios algunos metales como el oro,
por varias plantas industriales y por la minería haciendo que el método de recuperación a través
artesanal, siendo los contenidos de de oro de de cianuración (Cook 1990), sea poco óptimo y
estos relaves, en algunos casos, superiores a los se aplique únicamente a la recuperación de oro
20 gr/tonelada (PRODEMINCA, 2001), además, nativo y de electrum.
con estas características, estos yacimientos no Se reconoce actualmente la trascendencia de
son factibles de beneficiarlos por procesos de los microorganismos en la formación y
concentración o disolución tradicionales transformación físico química de los minerales,
impidiendo conseguir porcentajes mayores de con enorme interés en aquellos en los cuales se
recuperación. presentan oxidaciones y disoluciones naturales
provocadas por la acción de cepas que obtienen
2

3. la energía para su metabolismo oxidando el El cultivo sólido se realizó en cajas petri,
hierro y el azufre presentes. Se descubrió unas utilizando un volumen de 25 ml. de medio
bacterias capaces de oxidar el azufre elemental FeTSB (Johnson 1987) y se ajustó el pH a 2 con
hasta ácido sulfúrico (Vinogradski, 1887) y en ácido sulfúrico concentrado.
1922 V. Rudolf se investigó la influencia de En los cultivos líquidos se utilizó matraces
algunas especies de bacterias en la oxidación y Erlenmeyers de 125 ml, se colocó un volumen
descomposición de minerales sulfurados en de 50 ml de medio 9K (Silverman and Lundgren,
particular de la pirita (Rudolf, 1922), estos 1959) y se ajustó el pH a 2 igualmente con
métodos han sido determinados como procesos ácido sulfúrico concentrado, se agitó a 150 rpm,
de acción catalítica en la disolución de en un agitador orbital (THERMOLYNE)
componentes mineralógicos mediante la acción durante 15 días.
directa o indirecta de bacterias. La siembra en los dos casos se realizó en
Uno de los microorganismos que más ha condiciones asépticas utilizando cámara de flujo
favorecido estos estudios es el laminar (ESCO) y los materiales fueron
quimiolitoautótrofo mesófilo Thiobacillus previamente autoclavados (121 ºC, 15 min) y
ferrooxidans, que posee la capacidad de catalizar sometidos a 20 min. de radiación UV antes de la
compuestos reducidos de azufre y ion ferroso, inoculación.
utilizando oxígeno como aceptor electrónico y La conservación de muestras seleccionadas
generando ácido sulfúrico como producto final congeladas se realiza en criotubos. Se prepara
(Rossi, 1990). una solución crioprotectora de glicerol al 10%
La lixiviación microbiológica es un proceso filtroesterilizada más una solución de medio 9K ,
natural de disolución que resulta de la acción de la solución glicerol-medio 9K se esteriliza en
un grupo de bacterias, básicamente del género autoclave (121ºC, 15 min.), los microorganismos
Thiobacillus, con capacidad de oxidar minerales a congelarse se siembran en tubos de agar
sulfurados, lo que permite liberar los valores inclinado. La solución crioprotectora es añadida
metálicos ahí contenidos (Guerrero, 1998) a los tubos de agar y medio líquido, el cultivo es
Las muestras de relaves seleccionadas para resuspendido por raspado de las colonias y
los ensayos fueron tomadas en galerías de minas agitación respectivamente, luego se coloca 1.5
cerradas en la década del 50 en el sector ml. de la suspensión a cada criotubo y se guarda
Soroche Unificado de Portovelo y en un depósito a -80 ºC en congelador o en nitrógeno líquido.
nuevo de la mina San Antonio en el sector San
Gerardo, en estos lugares se puede apreciar que Determinación Crecimiento Bacteriano
las rocas presentan altos grados de
meteorización (oxidación). Para determinar la transformación del Fe-2 a
El presente estudio permitirá determinar el Fe-3 se prepara una solución de permanganato de
comportamiento bacteriano a diferentes potasio 0,1N y se titula sobre 5 ml. de solución
concentraciones de mineral, para verificar su extraída de las pruebas en experimentación.
crecimiento, el grado de oxidación y el El crecimiento bacteriano se determina
porcentaje sólido-liquido de pulpa adecuados tomando 15 µl. de cultivo, se adiciona 5 µl. de
para la biooxidación como pretratamiento a la azul de lactofenol, se mezclan en un microtubo,
lixiviación con cianuro. la solución se coloca en una cámara de recuento
(NEUBAUER) y se cuantifica el número de
MATERIALES Y METODOS bacterias contenidas en 5 campos, el valor
resultante y recalculado nos da el número
Aislamiento, Cultivo y Conservación aproximado de bacterias por mililitro de cultivo.
Las muestras de agua y roca fueron tomadas a Caracterización Mineralógica
una profundidad entre 50 y 100 metros, se
colocaron en frascos estériles de 120 ml. y se La composición mineralógica se determinó
transportaron en cajas térmicas aisladas. por microscopia óptica (NIKON EPIPHOT) de
3

4. luz reflejada en secciones pulidas, como se Valores
presentan en la Tabla 1. Parámetro Portovelo San
Gerardo
Cantidad, % Peso
Minerales Fórmula Portovelo San específico, g/cm3 2.65 2.92
Gerardo
pH
Pirita FeS2 19.1 15
( 35% sólidos) 6.5 7.5
Calcopirita CuFeS2 0.44 6.1
Esfalerita (ZnFe)S 0.95 --
Galena PbS 0.4 -- Tabla 3. Análisis físico de los relaves
Arsenopirita FeAsS -- 10
Ganga -- 79.11 68.9 Experimentación
Tabla 1. Análisis mineralógico de los relaves El diseño que se utilizó es un ensayo
unifactorial. Se realizó 50 pruebas para evaluar
Análisis químico los rangos de concentración de pulpa, de las que
se seleccionaron 3 de mejor crecimiento y se
La lectura para cada metal base se realizó por ensayaron nuevamente por duplicado. El análisis
espectrofotometría de Absorción Atómica estadístico se realizó por ajuste de curvas.
(PHILIPS-PYE-UNICAM). Los metales Las muestras se procesaron en vasos de
preciosos se determinaron por fusión copelación, precipitación de 2000 ml. a concentraciones
disgregación ácida del doré y lectura por desde 5 al 60% respectivamente, colocando
espectrofotometría de Absorción Atómica. Los mineral refractario homogenizado con una
resultados se muestran el la tabla 2. granulometría de 190 mallas (0.78 µm), se
adiciona agua destilada y desmineralizada hasta
Concentración
obtener una solución total de 1000 ml, se agitó a
Elemento Portovelo San 175 rpm. en un agitador de jarras (PHIPPS &
Gerardo BIRD STIRRER), el pH se reguló
Cu (%) 0.14 2.5 periódicamente a 2 con ácido sulfúrico
Fe (%) 9.5 15.3 concentrado y la temperatura de la cámara de
Pb (%) 0.45 0.03 crecimiento fue de 22 ºC; cada muestra se
Zn (%) 0.62 0.03 mantuvo en agitación en las condiciones
As (%) 0.08 7.84 descritas durante 21 días (Bañuelos y Castillo,
S (%) 12.1 8.9 1993).
Au (g/ton) 9.2 19.98
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Tabla 2. Análisis químico de los relaves
La figura 1, 2, 3 nos muestra el crecimiento
Análisis Físico. bacteriano en los minerales de estudio en tres
diferentes concentraciones: 25%, 30% y 35%
Se determinó el peso específico por el método respectivamente.
del picnómetro y el control de pH con En la Figura 1 se observa una relación de
peachímetro (THERMO ORION), los resultados crecimiento similar hasta el día 19, a partir del
se muestran en la tabla Nº 3. El análisis cual se distingue mayor crecimiento en la
granulométrico se realizó por vía seca y húmeda muestra de S. Gerardo.
en vibrotamiz (RETSCH) con un pasante del Durante las primeras dos semanas (Figura 2)
80% a 190 mallas. se observa un moderado crecimiento en el
mineral de Portovelo, no así en el de S. Gerardo
que se mantiene con un crecimiento lineal
durante este tiempo, a partir del día 11 la
4

5. muestra de S. Gerardo crece y la de Portovelo El consumo de ácido sulfúrico para regular el
decrece posiblemente por la influencia de las pH esta en función directa de la composición
características mineralógicas, en el día 17 se nota mineralógica, evidenciando su estabilización a
un repunte en el crecimiento de Portovelo partir de la segunda semana, con una tendencia a
similar al de S. Gerardo, en adelante se observa un pH de 2.5 como se indica en la figura 4.
un crecimiento análogo.
Crecimiento Bacteriano al 25% Crecimiento Bacteriano al 35%
8,E+07 8,E+07
[ X ] (bac/ml)
[ X ] (bac/ml)
6,E+07 6,E+07
4,E+07 4,E+07
2,E+07 2,E+07
0,E+00 0,E+00
0 5 10 15 20 25 0 10 20 30
Tiempo (días) Tiempo (días)
Portovelo S. Gerardo Portovelo S. Gerardo
Figura 1. Crecimiento bacteriano al 25% de Figura 3. Crecimiento bacteriano al 35% de
pulpa. pulpa.
Crecimiento Bacteriano al 30% Crecimiento Bacteriano en los relaves
8,E+07 .
Bacterias en 21 días
2,E+07
[ X ] (bac/ml)
6,E+07
Promedio de
2,E+07
(bact/ml)
4,E+07 1,E+07
2,E+07 5,E+06
0,E+00
0,E+00 25% 30% 35%
0 5 10 15 20 25
Concentración de pulpa
Tiempo (días)
Portovelo S. Gerardo Portovelo S. Gerardo
Figura 2. Crecimiento bacteriano al 30% de Figura 4. Promedios de crecimiento
pulpa
La titulación del hierro para la determinación
En la Figura 3, se observa una tendencia de indirecta del crecimiento bacteriano de las
crecimiento equivalente de las dos muestras muestras de Portovelo y San Gerardo se muestra
hasta el día 12, a partir del cual se observa en la figura 5 y 6, en las cuales a partir de la
diferencias de crecimiento hasta el día 19, segunda semana sus valores aumentan
alcanzando valores que crecen aceleradamente proporcionalmente al tiempo, debido también al
hasta el día 21. aumento de la cinética de crecimiento
En la Figura 4 se observa el crecimiento bacteriano. Se determinó que en todas las
promedio en los 21 días de ensayo y a diferentes muestras aumenta el porcentaje de hierro en la
concentraciones de las muestras en estudio, se pulpa a partir del día 12 para San Gerardo y 14
puede notar que la concentración de pulpa al para la muestra de Portovelo.
30% es mejor para el desarrollo bacteriano en las En condiciones controladas las cepas
dos muestras. bacterianas recolectadas se adaptan exitosamente
5

6. a los medios de cultivo in Vitro y a los ensayos
con pulpa mineral, mostrando los mejores
crecimientos a una concentración de pulpa del Figura 7. Oxidorreducción en los relaves de
30%, debido a la presencia de azufre y hierro San Gerardo.
(Tabla 1 y 2) notándose mayor biomasa a partir del día 15 con valores superiores a 6.0+E07
bact/ml.
Variación de pH
Durante los primeros días la disolución de
minerales produce elevados valores de pH,
10
estabilizándose a partir del día 10 hasta alcanzar
8
un valor constante de 2.5 después del día 15,
6
esto sugiere que el metabolismo microbiológico
pH
4 produce ácido sulfúrico para la autorregulación
2 del medio.
0 Las muestras observadas por microscopía de
0 1 10 17 21 luz transmitida presentan una gran cantidad de
Tiem po (dìas) cristales de sulfato de calcio, esto es un
indicador indirecto de la descomposición de los
Portovelo S. Gerardo carbonatos.
En los ensayos se observa una gran
Figura 5. Variación del pH en la pulpa a 35% adaptación de una especie de hongo filamentoso
de concentración. muy esporulante que sobrevive en condiciones
Oxidación de ion Ferroso en Portovelo
altamente ácidas y sin la presencia de
carbohidratos.
0,1
En función de los resultados estadísticos se
Concentración de Fe
concluye que el mejor crecimiento bacteriano
0,08
ocurre a una concentración de 30% en
0,06
condiciones controladas de granulometría, pH,
(g/l)
0,04 temperatura, aireación y agitación.
0,02
0 REFERENCIAS
6 9 12 14 16 19 21
Tiem po (dìas) Bañuelos, S. y Castillo, P. Recuperación de
Metales Preciosos a Partir de Sulfuros Minerales
25% 30% 35%
Refractarios, utilizando el Proceso de
Lixiviación Bacteriológica. Geomimet. Nº 184.
Figura 6. Oxidorreducción en los relaves de pp. 9-18. 1993
Portovelo.
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Concentración de Fe
Internacional de Minería, Metalurgia y Medio
0,08
Ambiente. pp. 113-123. 2003.
0,06
(g/l)
0,04 Chiacchiarini, P. Lavalle, L. Tecnologías
0,02 Emergentes para la Bioremediación de Metales y
0 su Relación con la Enseñanza de la Química.
6 9 12 14 16 19 21 Universidad Nacional de Comahue. Facultad de
Tiem po (dìas) Ingeniería.
25% 30% 35%
6

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