PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

1. DATOS GENERALES DE (L) (LOS) ALUMNO(S) RESPONSABLE(S)

Apellidos y nombres:- Charaja Apaza, Diana- Herrera Guillen, Alvaro Favio- Sosa Pulcha, Stephanie Elena

Código de matrícula:- 2012202522- 2011201821- 2011701932

2. DATOS GENERALES DEL PROYECTO

TÍTULO DEL PROYECTO: (12-15 palabras)“Aislamiento de cepas bacterianas de relaves mineros para el tratamiento de aguas residuales mineras el uso de estas en biolixiviacion”

AREA: Biotecnología Ambiental e IndustrialASESOR: Ing. Francisco Javier Roque RodríguezCO-ASESOR:

3. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA (máx. 50 palabras)

La contaminación ambiental viene siendo por años un gran problema para el país y la ciudad, lo que a diario ocasiona cambios climáticos y afecta en gran proporción a la población; uno de los contaminantes mayores y más graves es el relave producido como residuo de los procesos de extracción de minerales, el cual contamina en demasía y si no es debidamente tratado genera daños a los ecosistemas de su alrededor y muchas veces son daños irreversibles. Además de esto y para resaltarlo, encontramos diverso tipo de contaminación en el trabajo de extracción por lixiviación convencional o química, lo que genera polución en suelos básicamente y es otro tema perjudicial para los seres que habitan en las cercanías de un centro minero.

4. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA (max. 250 palabras)

5. JUSTIFICACIÓN (máx. 3 falencias actuales que justifiquen la ejecución del proyecto)

Crecimiento continuo y preocupante de la contaminación en el país y la región.

Decadencia del agua y falta de propuestas adecuadas y rentables para descontaminar esta.

Poco desarrollo de la biomineria en el país, especialmente de la biolixiviacion.

6. ALCANCE (Indique claramente el alcance final del proyecto)

7. ANTECEDENTES (máx. tres trabajos recientes relacionados con el tema del proyecto)

1) “Optimización de la biorremediación en relaves de cianuración adicionando nutrientes y microorganismos”http://www.scielo.org.pe/scielo.php?pid=S1727-99332012000200010&script=sci_arttext

2) “Remediación del Recurso Hídrico de Canal Palito-chañaral mediante Bioadsorción Bacteriana”http://repositoriodigital.corfo.cl/handle/11373/10011

3) “ Evaluación del potencial de generación de sulfuro por la acción de las bacterias sulfato reductoras y sus posibles aplicaciones en el tratamiento de los drenajes ácidos de mina”

Habiendo observado el gran problema de contaminación por el que atraviesa el mundo, nuestro país y región es que surgió nuestro interés por enfocarnos en el estudio de la biorremediación, siendo esta poco usada y desarrollada en nuestro entorno, sobre todo la que se enfoca en la remediación del agua que es un recurso fundamental para la vida del ser humano que poco a poco viene agotándose y en un futuro será mucho más valorada que hoy. El uso de mecanismos convencionales para la remediación es empleado en muchas partes del mundo pero suele presentar problemas a largo plazo como la presencia de subproductos, el costo elevado, entre otros, por lo que usar seres vivos como las bacterias para absorber estos contaminantes presenta gran número de ventajas sobre la remediación que se viene usando y nos puede dar los mismos resultados a largo plazo y sin complicaciones durante el proceso; por otro lado el proceso de extracción de minerales mediante lixiviación es un proceso relativamente caro y genera gran cantidad de contaminantes especialmente de ácido sulfúrico y sus derivados, así un proceso de biolixiviacion sería una alternativa que evitaría la contaminación masiva de suelos y el uso excesivo ácido sulfúrico para la extracción de los minerales.

Aislar cepas bacterianas con el fin de usarlas para biorremediar aguas provenientes de relaves mineros y llevar a cabo un proceso de biolixiviacion a pequeña escala con las cepas aisladas como iniciativa para implementarlo en alguna minera nacional.

http://repositorio.usfq.edu.ec/handle/23000/743

4) Cinética de la lixiviación bacteriana de disolución de cobre de un mineral de calcopirita india de bajo grado”http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672013000200017&lng=en&nrm=iso&tlng=en

5) Biolixiviación de sulfuro de cobre flotation concentrado en sistema de reacción de los lotes de usar mesófilos y termófilo microorganismos”http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0012-73532012000200015&lang=es

8. OBJETIVOS8.1. GeneralAislar las cepas bacterianas del relave minero y comparar su actividad en un proceso de biorremediacion y uno de lixiviación.8.2. Específicos

- Aislar y propagar microorganismos de relave minero.- Evaluar la actividad de los microorganismos aislados en cada uno de

los procesos.- Determinar y comparar la rentabilidad y eficacia de cada proceso

desarrollado.

9. HIPÓTESISLa aplicación de biotecnologías innovadoras como la biorremediacion y biolixiviacion resultan rentables y disminuyen la contaminación ocasionada por los relaves mineros y el uso excesivo de ácido sulfúrico y sus derivados., que son una constante problemática para los pobladores que viven aledaños a los centros mineros y para sus familias.

10. VARIABLES E INDICADORES (Describa completamente las variables independientes que sustentan el proyecto y las variables dependientes que generan complementándolos con sus indicadores en forma tabulada)

Variables independientes Indicadores- Color Organoléptico- Olor Organoléptico- Turbidez Organoléptico- Temperatura Físico- Tiempo Físico- UFC OrganolépticoVariables dependientes- Concentración de contaminantes

Indicadores

- pH Químico- Conductividad Químico- Concentración de cobre Químico

11. MARCO TEÓRICO (máx. 500 palabras)

BiolixiviacionEs el proceso en el cual mediante el uso de microorganismos se incrementa la velocidad de disolución de ciertos compuestos metálicos de un mineral, concentrado sulfurado o en una matriz soluble o poco soluble. Estos metales disueltos pasan a la fase soluble y son recuperados por otros procesos metalúrgicos, y el residuo sólido es descartado. La biolixiviación se puede llevar a cabo de manera directa e indirecta.Los microorganismos que participan en la biolixiviación se alimentan principalmente de dos impurezas que hay que extraer del mineral para producir cobre: el azufre, que las bacterias pueden oxidar y convertir en ácido sulfúrico; y el fierro, el cual es precipitado sobre el mineral de descarte, lo que permite lograr una disolución más economica y simple.

Microorganismos biolixiviantes

Estos microorganismos, varios de los cuales son autótrofos por ser capaces de sintetizar sus componentes celulares a partir del anhídrido carbónico del aire, son denominados quimiolitoautotróficas por ser bacterias que comen piedras, destacándose entre todos ellos el “Acidithiobacillus ferrooxidans”, la que fue aislada en 1957 de agua obtenida de filtraciones que presentaba una mina de carbón abandonada en Virginia Oste, Estados Unidos.

VENTAJAS:La ventaja es que no liberar gases tóxicos y requiere poca energía. En consecuencia, el impacto ambiental es menor y hay menos riesgos de accidentes contaminantes.

Otras ventajas:

Se generan productos estables. Menos costo y tiempo para legalizar los desechos. Costos de capital y operación menores. En el caso de minerales de baja

ley el costo energético está limitado al bombeo de las soluciones. Ausencia de emisiones de SO2. Tecnología apropiada para empresas que no cuentan con gran soporte de

personal calificado y de mantenimiento, al utilizar equipos sencillos. La selectividad del ataque microbiológico permite la fácil separación de los

subproductos. Bajo consumo de reactivos. Microorganismos acidifican el medio. Su versatilidad es amigable con las variaciones en los parámetros de

operación, como la cantidad de sulfuros, la composición mineralógica, etc DESVENTAJAS

o Pese a que las bacterias aceleran el proceso de disolución la cinética es aún lenta, días, meses e incluso años dependiendo del material y del método empleado.

o Aunque los equipos que utiliza son sencillos hay dificultad para

Tipo de microorganismos Géneros

Mesófilos Thiobacillus y leptoespirillium

Termófilos moderados Sulfobacillus

Termófilos extremos Sulfolobus acidanus, metallosphaera y sulfurococcus.

implantarla a partir de los procesos en funcionamiento.

o La industria extractiva dispone de muy poco margen de maniobra para la implantación y adaptación de nuevos procesos.

BiorremediacionEs el proceso que utiliza microorganismos,hongos, plantas o las enzimas derivadas de ellos para retornar un medio ambiente alterado por contaminantes a su condición natural. La biorremediación puede ser empleada para atacar contaminantes específicos del suelo, por ejemplo en la degradación bacteriana de compuestos organoclorados o de hidrocarburos.La biorremediación se clasifica en:“in situ”- el material contaminado se trata en el lugar donde se encuentra sin trasladarlo a otro sitio.“ex situ”- el material contaminado debe ser trasladado a otro lugar para realizar su descontaminación.La reducción biológica de sulfatos llevado a cabo por un grupo de bacterias heterótrofas, anaerobias conocidas como BSR( bacterias sulfato reductoras).La reducción biológica de sulfatos mejora la calidad del agua acida por:Produccion de SH que reacciona con los metales disueltos para formar sulfuros metálicos indisolubles .El Ph se eleva debido a la producción de bicarbonato como consecuencia de la oxidación de los nutrientes organicos.Un efecto neutralizador del Ph es apreciado porque los iones hidronios son consumidos por la reducción del sulfato. El sulfato es eliminado de las corrientes acuosas al transformarse en SH.Ademas las condiciones anaerobias imposibilitan el crecimiento de bacterias generadoras de acido (T. ferrooxidans), luego se previene la produccin acida.

Este tipo de biorremediacion se aplica para el tratamiento biológico de Residuos Mineros y Metales Pesados y se tiene las siguientes opciones de biorremediación del agua de minerías :· Tratamiento in situ usando una mina abandonada como un biorreactor (dentro de un pozo).· Biorreactor externo construido cerca de la descarga para tratar las corrientes acuosas.· Combinación de los dos anteriores.

Ventajas:Ventajas del tratamiento biológico de ResiduosMineros y Metales Pesados:· Bajo coste del tratamiento.· Tratamiento in situ, no hay gastos de transporte.· Reducción y eliminación de subproductos finales.· Eliminación de un costoso equipamiento y atenciónfrecuente del operador.· Eliminación de un seguimiento a perpetuidad.El tratamiento biológico es efectivo para los siguientes residuos:· Pila rellena de lixiviados mineros.· Faldas de la mina.· Procesos de molido y corrientes de cola.La depuración biológica es más rápida, más barata, y más efectiva queotros métodos.

Ventajas:1. Corto tiempo de tratamiento.2. Tratamiento in-situ.3. Desintoxicación completa.4. Fin de una responsabilidad a largo plazo. ELIMINACION5. Permite una revegetación natural.6. Nutrientes, subproductos y productos finales naturales y no tóxicos

12. MATERIALES Y MÉTODOS12.1. Materiales.(Liste los materiales en párrafo corrido)Relave minero 15lt., medio de cultivo general, medio de cultivo selectivo para microorganismos lixiviantes y remediadores, reactivos necesarios para pruebas bioquímicas (Microscan), reactivos para la tinción de Gram, placas Petri (20), cubreobjetos, portaobjetos, cámara de Neubauer, celdas de cuarzo, asa de col, agua destilada, matraces, baquetas, balón, malaquitas de cobre, manguera de plástico delgada, jeringa de 15 ml., termómetro, cintas de pH, guantes descartables, papel aluminio, ligas, barbijo.EquiposEspectrofotómetro, autoclave, microscopio, estufa, shaker.12.2. Métodos.12.2.1. Recolección de muestras de los relaves mineros de Toquepala.12.2.2. Almacenamiento adecuado de los relaves en la ciudad de Arequipa12.2.3. Aislamiento de las bacterias en medio de cultivo general.12.2.4. Aislamiento de bacterias en medio de cultivo selectivo.12.2.5. Identificación y clasificación de las bacterias usando las pruebas bioquímicas y la tinción de Gram.12.2.6. Aclimatación de las bacterias en un ambiente adecuado para su crecimiento .12.2.6. Propagación de bacterias en medio líquido.12.2.7. Análisis de las colonias por espectrofotometría y conteo en cámara de Neubauer.12.2.8. Evaluación del crecimiento bacteriano y desarrollo de la curva de crecimiento.12.2.9. Analizar nuevamente las características de las muestras y la concentración de contaminantes de estas por espectrofotometría o voltamperimetria.

13. FLUJOGRAMA DE ACTIVIDADES (En página completa)

Proyecto de fitorremediacion con Lemnia minor

Recolección de muestras y material vegetal

Análisis de las características de las muestras y de la materia

vegetal.

Aclimatación de la Lemna minor en Arequipa

Dividir proporcionalmente la Lemna minor en las 6 bateas

con muestra.

Inicio de la fitorremediacion

Medición de pH interdiariamente y muestreo

semanalmente por 12 semanas

Análisis de concentración de contaminantes de las muestras

en laboratorio.

Fin de la fitorremediacionExtracción de material vegetal

de cada batea

Llevado de una parte del material extraído a la estufa y

comparación de los pesos

Extracción de la última muestra de cada batea

Análisis final de las muestras

Presentación de resultados y conclusiones

14. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS14.1. Textos, capítulos de textos, revisiones, artículos y comunicaciones personales.

- Biotecnología ambiental,Francisco Castillo Rodríguez,capitulo19,EditorialTebar,2005,614 páginas

- Diccionario de términos ambientales, Xavier Elías Castells, Ediciones Díaz de Santos, 10/10/2012 - 117 páginas

14.2. Web-sites. (URL + fecha de descarga)

- http://www.bvsde.paho.org/bvsaar/e/fulltext/gestion/fitore.pdf 09/07/14

- http://www.dspace.ups.edu.ec 09/07/14- http://es.slideshare.net/NELSHON/tratamiento-de-aguas-residuales-

fitorremediacion 11/07/14- http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/

IQM_fitorremediacion_argentina_25620.pdf 10/07/14- http://www.bdigital.unal.edu.co/8170/1/

juancarlossanchezcontreras.2010.pdf 11/07/14- http://www.monografias.com/trabajos55/rio-chili/rio-chili.shtml

10/07/14

15. CRONOGRAMA

Actividad Semanas1 2 3 4 5 6 7 8 9 1

011

12

13

14

15

16

17

18

1 Recolección de muestras

X X

2 Aclimatación X X3 Análisis de

muestrasX

4 Tratamiento de fitorremdiacion

X X X X X X X X X X X X X

5 Análisis finales y resultados

X

16. PRESUPUESTO

- Bateas de plástico: S/:20.00 x 6 S/. 120.00- Pecera de vidrio S/. 50.00- Embudo S/. 2.00- Colador S/. 2.00- Balde 5L. S/. 5.00- Balanza S/. 15.00- Bandas de pH S/. 20.00- Tubos Falcón S/. 10.00- Luna de reloj S/. 7.00- Manguera de plástico S/. 15.00- Bolsas de polipropileno S/. 8.00- Gastos extras S/. 50.00TOTAL S/. 304.00