CAPITULO VI

CAPÍTULO VI

LA BIOTECNOLOGÍA APLICADA A LOS PROCESOS MINERO-METALÚRGICOS

COMO INSTRUMENTO DE GESTIÓN AMBIENTAL

MSc. Ing. NATANIEL LINARES GUTIÉRREZ

[email protected]

CURSO DE ACTUALIZACIÓN ACADÉMICA

ESME/FAME-UNJBG

2010

07/11/2010 1MSc. Ing. NATANIEL LINARES G

mailto:[email protected]

BIOTECNOLOGÍA

• Uso de la microbiología, la bioquímica y la

ingeniería con el fin de lograr aplicaciones

tecnológicas industriales provenientes de

microorganismos o de células de cultivo de tejidos

y sus partes.

• Explotación industrial del potencial de

microorganismos, células vegetales y animales en

beneficio del hombre, plantas y animales.


ÁREAS DE APOYO

1. La biotecnología está recibiendo, tanto a nivel social, como de los gobiernos e investigadores, una atención especial.

2. Estos esfuerzos se han desarrollado sobretodo en los campos farmacéutico, alimentario, de la química orgánica y de las enzimas, sin prestar especial atención al campo de los metales.


DIFUSIÓN-APOYO

• El potencial de las transformaciones de metales por microorganismos, no ha sido promocionado y apoyado de forma tan clara como las otras áreas de la biotecnología.

• Un número relativamente reducido de investigadores dedicados a estos temas.

• El conocimiento de los mecanismos de estos procesos es incompleto. Además se trata de sistemas muy heterogéneos, con diseño, ingeniería y control difíciles.


TABLA PERIÓDICA Y BIOTECNOLOGÍA

• La mayoría de los elementos de la tabla periódica,

por supuesto los metales, son transformados

microbiológicamente, por lo que estos procesos

pueden ser aplicables a escala biotecnológica.

• Biogénesis (todo ser vivo procede de otro ser vivo)

• Biolixiviación

• Biooxidación

• Biocorrosión

• Bioacumulación


REACCIONES

• Oxidación

• Reducción

• Alquilación

• Solubilización

• Precipitación

• Etc.


Participación de los elementos en reacciones que se producen

en la interfase biotecnología-materiales.


BIOTECNOLOGÍA EN PROCESOS MINERO-METALÚRGICOS:

1. La biotecnología sólo está siendo aplicada en la

obtención de metales para la extracción de cobre,

uranio, cobalto, oro y plata.

2. Se están haciendo esfuerzos importantes para

conseguir su implantación a escala industrial en el

tratamiento de otros minerales.

3. Se investigan también otros procesos biotecnológicos

de aplicación en la industria minero-metalúrgica.


PROCESOS BIOTECNOLÓGICOS RELACIONADOS CON

LA I. M. M.

► Biodescontaminación

► Biotecnología minera

► Biogénesis

► Biocorrosión

► Generación de drenajes ácidos de minas


BIODESCONTAMINACIÓN

Es el conjunto de procesos de eliminación de

contaminantes, orgánicos e inorgánicos,

presentes en suelos, minerales, carbones,

sedimentos o efluentes líquidos, por acción de

microorganismos (bacterias, levaduras,

hongos).


PROCESOS

De acuerdo al modo de acción y a la naturaleza

de los contaminantes:

► Biodegradación

► Biorreducción

► Biolixiviación

► Biofijación o biosorción


BIODEGRADACIÓN

• Descomposición de un sustrato orgánico por acción

microbiológica.

• Biodegradacion es descomposición orgánica, es el

resultado de proceso de digestión, asimilación,

metabolización, de un compuesto orgánico llevado a cabo

por bacterias, protozoos, hongos y otros organismos.

• la biodegradacion es un proceso natural ventajoso, no solo

por permitir la eliminación de compuestos nocivos,

impidiendo su concentración, si no que además es

indispensable para el reciclaje de los elementos en la

biosfera, permitiendo la restitución de elementos esenciales

en la formación y crecimiento de los organismos.


BIORREDUCCIÓN

► Reducción de compuestos oxidados (nitratos,

óxidos metálicos, sulfatos, etc.) por acción

microbiológica.


BIOFIJACIÓN O BIOSORCIÓN

Remoción de contaminantes, generalmente

metálicos, presentes en un líquido sobre

microorganismos vivos o muertos.

El uso de biomasa ha abierto nuevas expectativas

para la eliminación de los metales tóxicos de

aguas residuales, o para la recuperación de los

metales valiosos.


BIOTECNOLOGIA MINERA

► Beneficio de minerales:

Biofloculación, biooxidación y

bioflotación.

► Extracción hidrometalúrgica de metales:

Biolixiviación de minerales.

► Remediación de residuos:

Biodegradación y biosorción.


Biofloculación

► Modificación de la superficie de un

mineral por acción bacteriana previa a la

concentración para lograr separaciones por

flotación más selectivas.

► También se le llama flotación inducida

por microorganismos.


Biooxidación

► Solubilización de los constituyentes del

mineral por acción bacteriana.

► Se remueven los constituyentes del mineral

que interfieren con la extracción convencional

de los valores metálicos.

► La solución se desecha y el residuo se

procesa para obtener metales.


Biolixiviación

► Ataque y solubilización de un mineral por

acción bacteriana.

► Se extraen los valores metálicos.

► El residuo se desecha y la solución se

procesa para obtener metales.


BIOINDICADORES, BIOACUMULADORES

• Uso de Sensores biológicos en la

evaluación de la contaminación ambiental:

• Bioindicadores, y

• Acumuladores


INDICADORES DE LA CONTAMINACIÓN

• Calibran la calidad del ecosistema, o la condición del

• ambiente natural, a través de información

• que es monitoreada en cuerpos de agua, en

• cuencas atmosféricas o en suelo, y permiten

• identificar, dentro de un marco de calidad,

• el nivel de deterioro ambiental.

• Criterios para seleccionar los indicadores:

Gravedad y frecuencia de los efectos adversos observados o

presuntos

Ubicuidad y abundancia del agente en el medio

Persistencia en el medio

Transformación ambiental o alteraciones metabólicas

Ecosistema o población expuesta


BIOINDICADORESGeneralmente usados para evaluar efectos de estresores ambientales sobre

salud de organismos : Proceso de Evaluación de Riesgo Ecológico.

Las especies indicadoras ayudan a descifrar cualquier fenómeno o

acontecimiento actual relacionado con el estudio de un ambiente.

Las especies tienen requerimientos físicos, químicos, de estructura del

hábitat y de relaciones con otras especies.

A cada especie o población le corresponde determinados límites de estas

condiciones ambientales para:

. sobrevivir (límites máximos),

. crecer (intermedios) y

. reproducirse (límites más estrechos).

En general, cuanto más estenoica (Especie que vive en un espacio geográfico limitado)

sea la especie en cuestión ( cuando más estrechos sean sus límites de

tolerancia) mayor será su utilidad como indicador ecológico.

Las especies bioindicadoras deben ser, en general,:

. Abundantes,

. Muy sensibles al medio de vida,

. Fáciles y rápidas de identificar,

. Bien estudiadas en su ecología y ciclo biológico, y, con poca movilidad.


BIOINDICADORES

• Su uso requiere conocer:

– las tolerancias ecológicas y

– los requerimientos de las especies

– sus adaptaciones para resistir contaminantes agudos y crónicos.

• Los bioindicadores comprende:

Estudio autoecológico en el laboratorio : establecer los límites de su

tolerancia a una mezcla de contaminantes (ensayo de toxicidad) y

Estudio sinecológico: observación y análisis de las características

ambientales de los sitios en los que se detectan con más frecuencia

poblaciones de organismos de cierta especie

• Algas, bacterias, protozoos, macroinvertebrados y peces son los más

usados como indicadores de contaminación acuática.


a.- Bioindicadores de calidad de aire

• Los bioindicadores reaccionan con el contaminante presente en el

ambiente con efectos medibles.

• Estos efectos permiten obtener conclusiones sobre el grado de

contaminación atmosférica y el tipo de contaminante.

• Plantas, por su intercambio muy activo con atmósfera, son muy

adecuadas como indicadoras de contaminación atmosférica.

• Dependiendo del tipo de contaminantes atmosféricos y sus efectos sobre

las plantas indicadoras, se distingue:

indicadores sensibles (de respuesta)

Por ejemplo :

. la destrucción de clorofila por contaminación

. Manchas (tabaco) u otras alteraciones visibles.


• Indicadores acumuladores acumulan grandes cantidades del

contaminante, aunque no se observan daños visibles.

• La hierba Lolium multiflorum se usa para la detección de los efectos

del azufre y los metales pesados.

• Las plantas se exponen al aire ambiental en periodos sucesivos de 28

días desde agosto a septiembre.

• Las hojas acumulan las sustancias nocivas que están en el aire.

• La col rizada (Brassica oleracea) acumula sustancias orgánicas en las

ceras de sus hojas.

• Las plantas se exponen al aire ambiental 8 semanas, desde octubre a

diciembre.

• Después de la exposición, el contenido en hidrocarburos aromáticos

policíclicos se analiza químicamente.


b.- Bioindicadores de calidad de agua

• Preservación de ecosistemas acuáticos y de su biodiversidad

es crucial.

• Varios métodos son aplicados para el monitoreo de la calidad de

aguas,

• Los bioindicadores cada vez mas utilizados por:

• Su función y gran diversidad, propiciando respuestas rápidas a varios

tipos de estresores (contaminación, salinización, entre otros),

• Emplear en general aparatos técnicos de bajo costo.

• Hay una gran demanda para desarrollar y/o adaptar una

metodología para las condiciones de cada ámbito geográfico.

• Haciendo posible la implementación de esta técnica de manera

mas efectiva en programas de monitoreamiento.

07/11/2010 MSc. Ing. NATANIEL LINARES G 25

Bioindicadores de calidad de agua


BIOACULADORES• Bioacumulación es la acumulación neta, con el paso del tiempo, de

metales (u otras sustancias persistentes) en un organismo a partir de fuentes

tanto bióticas (otros organismos) como abióticas (suelo, aire y agua).

• Es la acumulación de químicos en las células de un organismo.

• El nivel de bioacumulación depende de equilibrio entra la velocidad a la que

la sustancia ingresa en las células del organismo y la rapidez con que se

descompone o excreta.

• Si un organismo ingiere una pequeña cantidad de un contaminante, puede

ser capaz de eliminarlo sin que se presente una acumulación significativa;

• Sin embargo, si el organismo no es capaz de eliminarlo de su cuerpo,

entonces resultará en Bioacumulación.

• Alternativamente, cuando un ambiente se encuentra fuertemente

contaminado, puede ser que un organismo absorba mayor cantidad de la

sustancia de la que puede excretar en el mismo lapso de tiempo. Habrá

bioacumulación a menos que se reduzca la concentración del contaminante.


• Cuando un pez come algún insecto o una

planta que ha sido expuesto a algún

insecticida, ingiere con él la dosis de

plaguicida que se va a almacenar en la grasa

de su cuerpo.

• Cuando otro animal, que puede ser un ave,

otro pez o cualquier carnívoro, ingiere al pez,

se come el insecticida que éste ingirió

durante toda su vida.

• Si come muchos peces en las mismas

condiciones, almacena más y más

insecticida.

• Cuando finalmente, un consumidor terciario

como el hombre, come el pescado adquiere

con él todo el insecticida que ha acumulado.

• Así, se establece una cadena acumulativa

de insecticida, que eleva peligrosamente su

concentración mientras más larga es la

cadena alimenticia que se desarrolla.


En las aves se han encontrado hasta 25 ppm de insecticida

En los grandes peces: 2 ppm

En los peces pequeños: 0.5 ppm

En el agua:0.000,003 ppm

En el zooplancton: 0.04 ppm

GRACIAS POR SU ATENCIÓN


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