ÁREA: Iniciação Científica

TÍTULO: Biolixiviação de pentlandita utilizando consórcio de micro-organismos mesófilos e termófilos moderados.

AUTORES: Sobral, L.A. (UFRJ) ; Padrao, D.O. (FTESM) ; Sobral, L.G.S. (CETEM/MCTI) ; Oliveira, D.M. (CETEM/MCTI)

RESUMO: Consórcios de micro-organismos mesófilos e termófilos moderados capazes de oxidar ferro e compostor reduzidos de enxofre foram utilizadas para extração de níquel a partir de um minério primário contendo, como sulfeto majoraitário, a pentlandita. Os experimentos foram conduzidos em frascos agitados e, após 24 dias de processo foi possível extrair 92% de níquel.

PALAVRAS CHAVES: Boilixiviação; pentlandita; micro-organismos

INTRODUÇÃO: A biolixiviação é um processo hidrometalúrgico, que consiste em uma lixiviação realizada por micro-organismos acidófilos e quimiotróficos e vem se mostrando como um processo eficaz e com custo operacional baixo, na extração de metais a partir de minérios de baixos teores. Com a crescente demanda por níquel, a extração desse metal, a partir de minérios primários, que são compostos por sulfetos minerais, tem sido cada vez mais estudada, com um foco principal no processo de biolixiviação. As reacões de oxidação da pentlandita envolvem a oxidação desse sulfeto, em meio aquoso e aerado. Os micro-organismos podem remover elétrons diretamente da superfície mineral gerando íons férricos em solução. Tais íons férricos atuam como agente oxidante no sistema caracterizando uma forma indireta de atuação dos micro-organismos. O Ni é disponibilizado, em solução, em sua forma solúvel. A utilização desse processo requer a utilização, principalmente, de micro-organismos adaptados à concentração de níquel obtida na lixívia, e uma prévia avaliação da quantidade de ácido necessária para a manutenção do pH ótimo para a realização do processo (Watling, 2008). Por isso, a adaptação dos micro-organismos em experimentos de biolixiviação in vitro, realizados em laboratório, é de suma importância para iniciar o estudo da viabilidade da implementação desse bio-processo como rota tecnológica de extração de metais a partir de uma determinada amostra mineral.

MATERIAL E MÉTODOS: Foram utilizados 2 consórcios de micro-organismos acidófilos, quimiotróficos, capazes de oxidar ferro e compostos reduzidos de enxofre: mesófilos e termófilos moderados (HARVEY, et al., 2006). Os micro-organismos mesófilos (Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans e Leptospirullum ferrooxidans) foram cultivados a 30±1ºC e os termófilos moderados (Sulfobacillus sp., Acidimicrobium sp e Sulfobacillus sp.) a 50±1ºC (HARNEIT, K. et.al. 2006). A adaptação dos micro-organismos ao substrato mineral foi realizada através de cultivos realizados em frascos Erlenmeyers, incubados na temperatura apropriada para cada consórcio e sob agitação orbital de 150 rpm. Foi utilizado o meio de cultura 9K [(NH4)2SO4: 3,0g.L-1; K2HPO4: 0,5g.L-1; MgSO4.7H2O: 0,5g.L-1; KCl: 0,1g.L-1; Ca(NO3)2.7H2O: 0,014g.L-1; FeSO4.7H2O: 1,5g.L-1] e o pH foi mantido entre 1,5 e 1,8 adicionando-se a quantidade necessária de uma solução 5M de H2SO4. A relação sólido/líquido foi sendo aumentada, gradativamente, a cada propagação (iniciando-se com 0,1% m/v) até alcançar a relação 10% m/v. O controle da evaporação foi realizado através da pesagem diária dos frascos, e o volume evaporado era reposto com água deionizada em pH 1,8. O crescimento da população microbiana era observado através de um microscópio óptico e a contagem era realizada através da utilização da câmara de Thoma. Uma nova propagação era realizada quando a contagem celular atingia a ordem de 106 células por mililitro de cultivo, o que ocorria a cada 4 ou 5 dias. A cada propagação, era adicionado 10% v/v de inóculo (cultivo anterior) ao meio fresco com uma relação sólido/líquido superior ao cultivo anterior.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Após 24 dias de processo obteve-se 92,33% de extração de níquel nos testes realizados com a adição do inóculo e 77,23% de extração de níquel nos testes realizados sem a adição de inóculo (Figura 1). O consumo total de ácido foi de 232,90 kg de H2SO4 por tonelada de minério nos testes com a adição de inóculo e 259,31 kg.t-1 nos testes sem a adição de inóculo. O salto na porcentagem de extração obtida (30% para 77,23%) no teste controle, do dia 20 para o dia 24, pode ser atribuído a três possíveis causas: i) a uma contaminação do ensaio com micro-organismos; ii) ao crescimento dos micro-organismos endógenos, visto que não foi utilizada amostra esterilizada; e iii) ao aumento da temperatura do sistema (30ºC para 48ºC) que influenciou na velocidade das reações químicas. Os testes realizados com a adição de inóculo necessitaram de um menor acréscimo de ácido sulfúrico para ajuste do pH. Isso se deve à oxidação dos sulfetos realizada pelos micro-organismos, que resulta na geração de ácido sulfúrico no sistema reacional. Nota-se que a variação do potencial de oxi-redução (Figura 2) está relacionada diretamente ao aumento da extração e à estabilização do pH. Houve um aumento significativo do potencial de oxi-redução, de 578 mV vs. EPH para acima de 800 mV vs. EPH. Isso ocorre porque a relação Fe3+/Fe2+ aumentou, e esse fenômeno auxiliou na lixiviação química dos sulfetos minerais, que por sua vez gera enxofre elementar e os metais de interesse em suas formas iônicas, ou seja, aumenta a velocidade da reação de extração dos metais e intensifica a produção de ácido sulfúrico, realizada pelos micro-organismos.



Figura 1. Extração de níquel durante 24 dias de experimento.



Figura 2. Extração de níquel vs. potencial de oxi-redução nos ensaios inoculados.

CONCLUSÕES: Conclui-se, a partir dos resultados obtidos, que a utilização de micro-organismos, devidamente adaptados aos substratos minerais componentes do minério em estudo, na dissolução de sulfetos minerais reduz o tempo necessário para extração do metal de interesse e a quantidade de ácido necessária para lixiviar tais sulfetos minerais.

AGRADECIMENTOS: Ao PIBIC/CNPq pela bolsa de iniciação científica e ao CETEM pela infraestrutura laboratorial.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: HARNEIT, K.,; GÖKSEL, A.; KOCK, D.; KLOCK,J.H., GEHRKE, T., SAND, W. Adhesion to metal sulfide surfaces by cells of Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans and Leptospirillum ferrooxidans, Hydrometallurgy, v. 83, p. 245-254, 2006;

WATLING, H.R. The bioleaching of nickel-copper sulfides. Hydrometallurgy, v. 91, p 70-88, 2008.