ES2895878T3

ES2895878T3 - Procesamiento biológico de mineral para el aislamiento de metales pesados

Info

Publication number: ES2895878T3
Application number: ES16717848T
Authority: ES
Inventors: Stephen Gos; Andrea Christiansen; Xin Lu; Guido Meurer; Yvonne Tiffert; Esther Gabor; Benedikt Hoffmann; Martin Langer
Original assignee: Cyplus GmbH
Current assignee: Cyplus GmbH
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2022-02-22
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: MX2017012490A; WO2016156409A1; AR104143A1; AR118796A2; BR112017017447A2; US10829833B2; EP3971309A1; RU2740483C1; RU2716725C2; AU2016239411A1; EP3971309B1; CA3154883C; EP3277850B8; WO2016156405A1; US20180057910A1; MX382888B; BR112017017447B1; EP3971309C0; US10501822B2; AU2016239411B2

Abstract

Un proceso de aislamiento o enriquecimiento de un metal pesado presente en una suspensión que contiene un mineral en partículas que contiene un metal pesado, que comprende una etapa de incubación de una suspensión que contiene (i) una mena de mineral en partículas que contiene un metal pesado y (ii) biomasa que comprende una bacteria capaz de unirse al metal pesado, en el que el metal pesado es oro y/o plata y en la que dicha bacteria se selecciona de los siguientes géneros y especies: Pseudochrobactrum, preferiblemente Pseudochrobactrum asaccharolyticum, Bacillus subtilis, Bacillus pumilus, Stenotrophomonas, preferiblemente Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus cereus y Pseudomonas aeruginosa, o de combinaciones de los mismos, en el que la biomasa comprende al menos el 70% (p/p) de células bacterianas muertas; una etapa de separación de la biomasa que se ha unido al metal pesado de la suspensión de la etapa anterior; y una etapa de aislar el metal pesado de la biomasa separada en la etapa anterior.

Description

DESCRIPCIÓN

Procesamiento biológico de mineral para el aislamiento de metales pesados

Campo de la invención

Se describe un ensayo para identificar una bacteria capaz de unirse a metales pesados como el oro y/o la plata. La presente invención se refiere a un proceso de aislamiento o enriquecimiento de un metal pesado que es oro y/o plata a partir de un mineral. La invención se refiere además al uso de una bacteria muerta para aislar o enriquecer un metal pesado que es plata y/u oro.

Antecedentes de la invención

Las últimas décadas han visto un agotamiento continuo de los recursos minerales de alta ley y, concomitantemente, una demanda creciente de metales preciosos. La demanda de oro no se doblega. Al mismo tiempo, la conciencia sobre los problemas ambientales asociados con las técnicas mineras convencionales ha crecido significativamente. Oro (Au): el oro es uno de los elementos más raros de la tierra. En el agua de mar, que constituye el mayor reservorio de oro, su concentración es de solo 0,01 mg/m3, mientras que en promedio se encuentran 1-2 g/t en la corteza superior de la tierra. En este entorno, el oro se presenta principalmente como metal puro (Au0), electro (Ag/Au), minerales que contienen oro y pequeñas inclusiones se encuentran en grandes volúmenes de material, generalmente roca. Además, se encuentra (a menudo en asociación con el cuarzo) como telururo (AuTe²) y seleniuro (AuSe²) o encerrado en la red de minerales como la pirita y la arsenopirita (oro invisible). Los rendimientos de oro obtenidos mediante la minería comercial se encuentran actualmente entre 0,5 y 13,7 g de oro/t roca, con una tendencia a explotar cada vez más los minerales de baja ley debido a la escasez de minerales de mayor ley.

Plata (Ag): la plata es aproximadamente 20 veces más abundante que el oro. La mayor parte de la plata comercialmente accesible hasta la fecha se deposita como plata metálica. Pero también suelen aparecer minerales sulfurosos (Ag²S, acantita) y AgCl (cerargirita). Al igual que el oro, también los minerales de plata se encuentran a menudo incrustados en matrices de sílice (cuarzo) en tamaños de partículas en el intervalo de nanómetros a micrómetros.

Varios microorganismos vivos, pero también células inactivadas no viables, tienen la capacidad de unirse a iones metálicos. En el primer caso, la unión del metal puede ocurrir por adsorción a la superficie celular o por acumulación intracelular activa de iones metálicos. En el último caso de células inactivadas no viables, que a menudo se denomina biosorción, se cree que la unión de iones metálicos se produce exclusivamente a través de la adsorción superficial. La capacidad de biosorción como característica general de la biomasa resulta de la presencia de grupos quelantes (por ejemplo, grupos carboxilo, amida, hidroxilo, fosfato y tiol) a los que contribuyen los carbohidratos, lípidos y proteínas que se muestran en la superficie celular. Beveridge y Murray (1976), Journal of Bacteriology 127 (3): 1502-1518, describen la retención de iones metálicos disueltos por Bacillus subtilis. Churchhill et al., (1995), Journal of Environmental Engineering 121 (10): 706-711, describen la sorción de iones de cromo, cobalto, níquel y cobre disueltos en las superficies de las células bacterianas. Se ha descrito que la biomasa puede acumular cantidades de metales de hasta el 50% del peso seco de la célula (Vieira y Volesky (2000) "Biosortion: ¿A solution to pollution?" Int Microbiol 3 (1): 17-24). La patente de los Estados Unidos 5.055.402 describe un proceso para eliminar iones metálicos de una solución acuosa, usando una matriz preparada a partir de microorganismos que se unen a metales que han sido inmovilizados e inactivados por calor a temperaturas de 300-500 °C. Los documentos EP 0 432935 B1 y CN 103205381 A describen la adsorción de complejos de metal-cianuro solubles también a partir de una solución acuosa por biomasa viva. El documento EP 2813585 A1 describe un proceso para aislar metales de tierras raras de una solución o dispersión.

Tradicionalmente, los metales preciosos como el oro y/o la plata se han recuperado mediante extracción de yacimientos (sedimentos) o extracción de roca dura utilizando métodos por gravedad y pirometalúrgicos. Debido al agotamiento de los minerales ricos en metales, las técnicas hidrometalúrgicas se emplean cada vez más para recuperar metales preciosos de fuentes de baja ley. Los métodos para la recuperación de metales preciosos, en particular el oro, requieren mucho trabajo y requieren el uso de maquinaria pesada, así como de productos químicos peligrosos y recalcitrantes. Hoy en día, alrededor del 90% de los procesos industriales comunes para la recuperación de metales preciosos se basan en métodos de cianuración, ya que el cianuro es una de las pocas sustancias que pueden disolver el oro. Para permitir que los iones de cianuro u otros compuestos accedan a una gran parte del metal encerrado en sus minerales, los minerales generalmente se muelen a tamaños de partículas pequeños. Sin embargo, el método convencional de separación de metales preciosos mediante lixiviación con cianuro es problemático tanto para el medio ambiente como para la salud humana. Por tanto, serían deseables procesos más respetuosos con el medio ambiente.

El documento WO2009/130006 describe un procedimiento para aislar metales, en particular metales preciosos, o sus compuestos a partir de material en partículas, tal como menas minerales, utilizando cierta biomasa. La biomasa se une al metal o al compuesto metálico mediante componentes celulares de los organismos. Después de la separación de la biomasa del material no unido del material en partículas, el metal o un compuesto de dicho metal puede aislarse de la biomasa. Sin embargo, identificar la biomasa u otro material adecuado para dicho proceso no es una tarea fácil.

Partiendo del estado de la técnica, es un objetivo de la invención proporcionar una metodología para identificar material capaz de unirse a un metal pesado como el oro y/o la plata. Otro objetivo de la invención es proporcionar un proceso para aislar un metal pesado como el oro y/o la plata del material que contiene el metal pesado tal como el oro y/o la plata.

Sumario de la invención

La presente invención se define en las reivindicaciones.

Los inventores han encontrado un método para identificar bacterias capaces de unirse a un metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata), preferiblemente en forma no iónica. El método se puede realizar en formato de pozos múltiples y, por lo tanto, permite el cribado de muchas cepas bacterianas en paralelo. El método permite combinar dos criterios de selección, a saber, la unión de bacterias a superficies recubiertas de metales pesados (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) y la selección en medios que contienen un compuesto del metal. Por consiguiente, las cepas bacterianas capaces de unirse a metales pesados ( de acuerdo la presente invención: oro y/o plata) pueden identificarse con alta eficacia. La biomasa de bacterias identificadas por el ensayo descrito en este documento o por otros medios puede usarse para aislar el metal pesado tal como el oro y/o la plata del medio líquido que contiene el metal pesado tal como el oro y/o la plata, respectivamente.

Breve descripción de los dibujos

Figura 1: Tapas para microplacas de 96 pocillos con clavijas. De izquierda a derecha: sin recubrimiento, recubierto de plata, recubierto de oro mediante técnicas dentales, recubierto de oro mediante deposición al vacío.

Figura 2: Selección de microorganismos de una colección de cepas patentada (Bioarchive de BRAIN AG) utilizando clavijas recubiertos de plata y oro y selección posterior en medio de agar que comprende AgNO³200 pM o HAuCU 400 pM, respectivamente.

Figura 3: Selección de los mejores candidatos. Se seleccionaron 12 microorganismos de 168 por su resistencia a los iones de oro y plata y su desempeño en el proceso de separación biológica (BSP). Se seleccionaron los organismos primero a cuarto y sexto de la izquierda para ampliar aún más el proceso. Recuperación [%] ([pg] Au K/([pg] Au E) * 100; K = Concentrado (Flotado); E = Mineral total; Tasa de enriquecimiento [-]: ([pg] Au K/[g] K)/([pg] Au E/[g] E); K = Concentrado (Flotado); E = Mineral total; a) Análisis de oro, b) Análisis de plata.

Figura 4: Biomasa inactivada de 12 microorganismos seleccionados y su desempeño en el proceso de separación biológica (BSP). La biomasa inactivada se generó por esterilización (121 °C, 20 min, 1 bar). Recuperación [%] ([pg] Au K/([pg] Au E) * 100; K = Concentrado (Flotado); E = Mineral total; Tasa de enriquecimiento [-]: ([pg] Au K/[g] K)/ ([pg] Au E/[g] E); K = Concentrado (Flotado); E = Mineral total; a) Análisis de oro, b) Análisis de plata.

Descripción detallada de la invención

En el ensayo para identificar una bacteria capaz de unirse a metales pesados elementales tales como oro y/o plata como se describe en el presente documento, primero se cultiva una bacteria de prueba en un medio de cultivo adecuado para la bacteria de prueba. El ensayo descrito también puede usarse para identificar microorganismos distintos de las bacterias, tales como arqueas u hongos. La etapa de cultivo se puede realizar en un recipiente adecuado, cuyo tipo no está particularmente limitado y se puede usar cualquier recipiente conocido para el cultivo de bacterias, incluidos recipientes hechos de vidrio o plástico. El tamaño del contenedor tampoco está limitado. Sin embargo, se prefiere realizar el ensayo descrito con pequeños volúmenes de medio de cultivo de 0,2 a 100 ml, preferiblemente de 0,3 a 20 ml, más preferiblemente de 0,5 a 10 ml e incluso más preferiblemente de 1 a 3 ml. El recipiente puede ser un pocillo de una placa de cultivo. En una realización, el ensayo descrito se realiza con muchas bacterias de prueba en paralelo y/o con las mismas bacterias en paralelo en diferentes condiciones o en diferentes medios de cultivo. Para tal fin, se pueden utilizar placas de múltiples pocillos.

El medio de cultivo o los medios de cultivo a utilizar depende o dependen del tipo de bacteria a cultivar. Se conocen medios de cultivo adecuados para muchas bacterias y otros microorganismos. Un medio adecuado para el cultivo de muchas bacterias es el medio Luria-Bertani. El tiempo para el cultivo puede seleccionarse de manera que las bacterias estén en una fase de crecimiento adecuada para unirse a metales pesados como oro y/o plata. Un estado de crecimiento adecuado para la unión de metales pesados como el oro y/o la plata puede ser una fase de crecimiento exponencial. Sin embargo, también se pueden probar otras fases de crecimiento, como fase estacionaria. Por tanto, el método también se puede utilizar como un ensayo descrito para identificar las condiciones adecuadas para la unión de metales pesados elementales tales como oro y/o plata por una bacteria u otro microorganismo. Las condiciones a ensayar pueden ser fase de crecimiento, medio de cultivo, temperatura, tampón, pH, densidad celular, etc.

En la etapa (i), la bacteria de prueba se cultiva para lograr una densidad celular adecuada de las bacterias de prueba para la etapa siguiente. El tiempo de cultivo puede ser muy corto, como algunos minutos, si la bacteria de prueba se insertó en el recipiente ya con una densidad celular adecuada para las etapas posteriores. Alternativamente, el tiempo de cultivo puede ser de varias horas si la bacteria de prueba se inoculó en una pequeña concentración en el primer medio de cultivo presente en el recipiente.

En la etapa (ii) del ensayo descrito, al menos una parte de la superficie de una herramienta de prueba se pone en contacto con la bacteria de prueba en el medio de cultivo. La herramienta de prueba tiene una parte de la superficie que está recubierta con metal pesado elemental tal como oro elemental y/o plata elemental, o tiene un recubrimiento que contiene metal pesado elemental tal como oro o plata. Una bacteria de prueba que tiene la capacidad de unir metales pesados elementales como oro elemental y/o plata elemental se unirá al recubrimiento que contiene oro y/o plata en dicha porción de la superficie de la herramienta de prueba. Existen varios métodos para recubrir la parte de la superficie o toda la herramienta de prueba con el metal pesado elemental tal como oro y/o plata. Un método es la electrodeposición de metales pesados elementales tales como oro y/o plata a partir de compuestos de metales pesados (por ejemplo, oro y/o plata) en una solución acuosa (galvanoplastia), que es un método generalmente conocido en la técnica del tratamiento de superficies. Otro método aplicable es la deposición química en fase de vapor (CVD).

La herramienta de prueba puede ser de forma alargada con la porción de superficie recubierta en un extremo de la misma. Esto permite una fácil inmersión de al menos la parte de la superficie recubierta en el primer medio de cultivo. La herramienta de prueba puede conectarse a una tapa del recipiente en un extremo de la herramienta de prueba opuesto al extremo en el que se encuentra la parte de la superficie recubierta. De esta manera, la herramienta de prueba puede sumergirse en el medio de cultivo cuando la tapa cubre una parte o toda la abertura superior del recipiente. En la etapa (ii), una tapa del recipiente presente durante el cultivo de la etapa (i) puede retirarse del recipiente y reemplazarse por el conjunto tapa-herramienta de prueba, por lo que la parte de la superficie recubierta se sumerge en el primer medio de cultivo. Alternativamente, todo la etapa (i) de cultivo se puede realizar con la herramienta de prueba sumergida en el medio de cultivo, por ejemplo, recubriendo el recipiente con el conjunto que comprende una tapa y la herramienta de prueba durante la etapa (i). En el último caso, es posible que la tapa no cubra completamente la abertura superior del recipiente para permitir el intercambio de aire con el medio de cultivo en el recipiente. En una descripción adicional, cuando se realizan múltiples ensayos en paralelo, como en placas de cultivo, las tapas de todos los pocillos pueden tener una herramienta de prueba para la inmersión en los medios de cultivo de los pocillos. En tal caso, la herramienta de prueba puede ser una clavija en cada tapa de cubierta de una placa de pozos múltiples, por lo que las clavijas se recubren con plata u oro elemental al menos en una parte de la punta de la clavija. Las clavijas pueden extenderse hacia abajo desde la tapa de la cubierta hasta el recipiente o el pozo, de modo que la punta de la clavija se sumerja en el primer medio de cultivo.

Para reproducibilidad, la herramienta de prueba debe sumergirse, con su porción de superficie recubierta, en el primer medio de cultivo durante un período de tiempo predeterminado. Este período de tiempo debería ser suficiente para permitir la adherencia específica de las bacterias de prueba que pueden unirse a metales pesados elementales tales como el oro y/o la plata. El período de tiempo predeterminado puede ser de al menos 10 segundos, pero preferiblemente de al menos 1 minuto, más preferiblemente de al menos 30 minutos. El límite superior del período de tiempo no está particularmente limitado, pero más allá de las 48 horas, no se espera una adherencia adicional o más específica de las bacterias de prueba a la parte de la superficie recubierta.

Cuando finaliza el período de tiempo predeterminado o en cualquier otro momento que el usuario considere adecuado, la herramienta de prueba se retira del medio de cultivo. Preferiblemente, la superficie recubierta o toda la herramienta de prueba se enjuaga o lava para eliminar las bacterias de prueba unidas no específicamente o unidas débilmente de la herramienta de prueba. Para el enjuague, se puede usar una solución de enjuague que puede ser un tampón acuoso estéril o un medio de cultivo estéril compatible con las bacterias de prueba.

A continuación, la herramienta de prueba o al menos la parte de la superficie recubierta de la misma se pone en contacto con un segundo medio de cultivo para inocular el segundo medio de cultivo con cualquier bacteria de prueba adherida a la parte de la superficie de la herramienta de prueba. El segundo medio de cultivo debe estar estéril antes de entrar en contacto con la herramienta de prueba. El segundo medio de cultivo puede ser el mismo medio de cultivo o un medio de cultivo diferente al utilizado en la etapa (i). En una realización, el segundo medio de cultivo es un medio de cultivo sólido o semisólido, como una placa de agar. Si se usa una placa de múltiples pocillos en la etapa (i), se puede usar una placa de múltiples pocillos del mismo tamaño, forma y disposición de pocillos en esta etapa para permitir la automatización de todo el ensayo descrito.

El segundo medio de cultivo puede contener un compuesto del metal pesado, preferiblemente soluble en agua, tal como oro y/o plata, para seleccionar bacterias de prueba capaces de crecer en presencia de dicho compuesto soluble del metal pesado tal como oro y/o plata, respectivamente. Generalmente, el compuesto del metal pesado en el segundo medio de cultivo es o contiene un compuesto del mismo metal que se recubre en la herramienta de prueba. Esto permite una segunda etapa de selección para identificar una bacteria capaz de unirse a metales pesados elementales como el oro y/o la plata. Sin embargo, también es posible emplear, adicional o alternativamente, un compuesto de un metal pesado en el segundo medio de cultivo diferente del metal que se recubre en la herramienta de prueba. El compuesto del metal pesado tal como oro y/o plata puede ser una sal, preferiblemente soluble en agua, de un metal pesado tal como oro y/o plata. La concentración del compuesto o sal del metal pesado tal como oro y/o plata en dicho medio de cultivo puede determinarse adecuadamente como se describe en los Ejemplos. Un ejemplo de compuesto de oro soluble es HAuCU. Un ejemplo de un compuesto de plata soluble es AgNO³. El compuesto de oro soluble se puede usar en una concentración de 50 pM a 1 mM, preferiblemente de 100 a 700 pM, más preferiblemente de 250 a 600 pM. El compuesto de plata soluble se puede usar en una concentración de 20 pM a 1 mM, preferiblemente de 50 a 600 pM, más preferiblemente de 150 a 500 pM.

Una bacteria de prueba que es capaz de unirse a metales pesados elementales tales como oro y/o plata puede identificarse a partir del crecimiento de la bacteria de prueba en dicho segundo medio de cultivo. El segundo medio de cultivo puede inspeccionarse o analizarse para determinar el crecimiento bacteriano después de un tiempo de cultivo predeterminado que puede ser entre 5 y 48 horas, preferiblemente después de 10 a 20 horas. Esta identificación se puede respaldar utilizando lectores de placas disponibles comercialmente o utilizando fotografías del segundo medio de cultivo.

Las cepas bacterianas capaces de unirse a oro y/o plata elemental (e identificables mediante el ensayo descrito anteriormente) se seleccionan de los siguientes géneros y especies: Pseudochrobactrum, preferiblemente Pseudochrobactrum asaccharolyticum, Bacillus subtilis, Bacillus pumilus, Pseudomonas fluorescens, Stenotrophomonas, preferiblemente Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus cereus y Pseudomonas aeruginosa. Ejemplos específicos de tales cepas bacterianas son; Pseudochrobactrum asaccharolyticum (DSM-25619), Bacillus subtilis subespecie Subtilis (DSM-10), Bacillus pumilus DSM-27, Pseudomonas fluorescens (Ds M-50090), Stenotrophomonas maltophilia (DSM-50170), Bacillus cereus (DSM-31) y Pseudomonas aeruginosa (DSM-50071). Los números "DSM" se refieren a números de depósito del Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH. En otra realización, la bacteria se selecciona de Pseudochrobactrum, preferiblemente Pseudochrobactrum asaccharolyticum, Pseudomonas fluorescens, Stenotrophomonas, preferiblemente Stenotrophomonas maltophilia y Pseudomonas aeruginosa.

De acuerdo con la presente invención, las cepas bacterianas capaces de unirse al oro y/o plata elemental se seleccionan de los siguientes géneros y especies:

Pseudochrobactrum, preferiblemente Pseudochrobactrum asaccharolyticum, Bacillus subtilis, Bacillus pumilus, Stenotrophomonas, preferiblemente Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus cereus y Pseudomonas aeruginosa, o de combinaciones de los mismos.

Las cepas bacterianas identificadas o identificables por el ensayo descrito en este documento, en particular las enumeradas anteriormente, pueden usarse como biomasa en un proceso de aislamiento o enriquecimiento de metales pesados (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata). La biomasa puede contener bacterias seleccionadas de los géneros, especies o cepas enumeradas anteriormente. La biomasa puede comprender una combinación de dos o más bacterias, tal como dos o más cepas bacterianas o géneros bacterianos. La biomasa puede comprender una combinación de tres o más bacterias, tales como tres o más cepas bacterianas o géneros bacterianos.

El proceso de aislamiento o enriquecimiento de metales pesados (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) se realiza generalmente en un medio líquido. La biomasa se une al metal pesado como el oro y/o la plata mediante componentes celulares de las bacterias. Después de la separación de la biomasa del material no unido, el metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) puede aislarse de la biomasa. La invención permite aislar metales pesados (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) del material que contiene solo cantidades bajas de metales pesados (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) sin el uso de lixiviación de cianuro peligrosa y/o procesamiento de amalgamas. El material a partir del cual se aísla y/o enriquece el metal pesado puede contener el metal pesado en una cantidad de como máximo 10000 ppm en peso, preferiblemente como máximo 1000 ppm en peso, más preferiblemente como máximo 100 ppm en peso, incluso más preferiblemente en como máximo 10 ppm en peso, incluso más preferiblemente como máximo 1 ppm en peso, e incluso más preferiblemente como máximo 0,1 ppm en peso. El proceso de la invención proporciona un acceso ambientalmente inocuo a metales pesados (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) que requiere poca energía y evita la contaminación del medio ambiente.

La biomasa de acuerdo con la invención puede comprender biomasa viva, es decir, la biomasa puede contener bacterias vivas. Sin embargo, se encontró sorprendentemente que también se puede utilizar biomasa muerta, en particular biomasa que contiene bacterias muertas. De acuerdo con la invención, se utiliza una biomasa que comprende al menos un 70% de células bacterianas muertas. En una realización preferida de la invención, se utiliza una biomasa que comprende al menos 80 o 90% de biomasa muerta, en particular al menos 80 o 90% de células bacterianas muertas, más preferiblemente al menos 95 o al menos 99% de biomasa muerta, en particular al menos 95 o al menos 99% de células bacterianas muertas. En una realización, se utiliza biomasa que comprende al menos 99,9% de biomasa muerta, en particular al menos 99,9% de células bacterianas muertas.

En el caso de biomasa viva, pueden estar presentes adicionalmente células bacterianas muertas. Si se utiliza biomasa viva o bacterias, el medio líquido utilizado en el proceso de aislamiento o enriquecimiento de metales pesados (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) contiene preferentemente nutrientes adecuados para permitir el crecimiento y supervivencia de las bacterias en el medio líquido. Esto último puede no ser necesario si se utiliza biomasa muerta. La biomasa muerta puede obtenerse de la biomasa viva de las bacterias seleccionadas de los géneros, especies o cepas enumeradas anteriormente. La biomasa muerta se caracteriza por la incapacidad de proliferar y/o mantener las funciones metabólicas. La biomasa muerta puede contener menos del 10% de células bacterianas vivas, preferiblemente menos del 5% de células bacterianas vivas, más preferiblemente menos del 1%, incluso más preferiblemente menos del 0,01% de células bacterianas vivas en términos del número de células basado en el número total de células en una muestra de la biomasa. La biomasa muerta puede obtenerse cultivando biomasa viva que contiene bacterias en medio acuoso hasta que se obtengan densidades celulares adecuadamente altas. Las células bacterianas pueden separarse del medio líquido, por ejemplo, por sedimentación, en particular por centrifugación, u otros medios como la filtración para obtener una biomasa húmeda. La biomasa húmeda separada puede entonces inactivarse para obtener biomasa muerta. La inactivación se puede lograr, por ejemplo, aplicando calor y/o alta presión a la biomasa, en procesos conocidos en la técnica tales como pasteurización o esterilización en autoclave. La biomasa húmeda se puede secar reduciendo el contenido de disolvente. El secado se puede realizar a temperatura elevada y/o al vacío. La etapa de secado generalmente mata la mayoría de las células bacterianas, por lo que se obtiene la biomasa muerta de las bacterias. En un método preferido para obtener biomasa muerta, las células bacterianas vivas o la biomasa húmeda se pueden esterilizar a temperatura elevada, opcionalmente con aplicación adicional de presión. La esterilización se puede realizar a una temperatura de 60 °C a 140 °C, preferiblemente de 70 °C a 130 °C, más preferiblemente de 80 °C a 121 °C. La duración de la esterilización se puede ajustar a la temperatura aplicada, por lo que se utilizan duraciones más largas cuando la temperatura está en el lado inferior de los intervalos mencionados anteriormente. Generalmente, la esterilización se puede realizar durante 5 minutos a 3 horas, preferiblemente de 10 minutos a 60 minutos. En una realización, la temperatura es de 60 °C a 90 °C y la duración es de 1 hora a 3 horas. En otra realización, la temperatura es de 90 °C a 130 °C y la duración es de 10 minutos a 30 minutos. La aplicación adicional opcional de presión puede ser de 0,5 a 5 bar, preferiblemente de 1 a 3 bar (por encima de la presión ambiente). Los ejemplos específicos de condiciones utilizables para la esterilización o inactivación de las células bacterianas son 121 °C durante 20 minutos, 1 bar y 80 °C durante 1 hora. La biomasa muerta puede almacenarse hasta su uso en el proceso de la invención.

Para llevar a cabo el proceso de aislamiento o enriquecimiento de metales pesados (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata), se incuba biomasa viva o muerta de una bacteria que se sabe que es capaz de adsorber específicamente metales pesados (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata), preferiblemente agitado, en un medio líquido que contiene metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata). El metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) contenido en el medio líquido puede derivarse de cualquier material que contenga metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) tal como metal pesado elemental (tal como oro y/o plata elemental) o compuestos de metales pesados (tal como compuestos de oro y/o plata), en particular mena mineral. En una realización, el metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) que se va a aislar o enriquecer está presente en un material sólido a partir del cual el metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) puede ser aislado o enriquecido. El material sólido, tal como el mineral que contiene metales pesados (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) se tritura, muele o pulveriza preferiblemente para obtener material en partículas antes de insertarlo en el medio líquido, y se puede pretratar utilizando métodos adecuados para facilitar la liberación de metales, como la biooxidación o la incubación con microorganismos que producen metabolitos corrosivos. El medio líquido puede ser una suspensión de material sólido que forma una fase sólida en la fase líquida del medio líquido.

La etapa de incubación del proceso puede tener lugar en un reactor de tanque agitado de flujo continuo o en un estanque abierto como el que se usa en las plantas de tratamiento de aguas residuales. En este entorno, los parámetros que son importantes para el crecimiento microbiano (pH, temperatura, nutrientes) pueden controlarse y, por lo tanto, las bacterias pueden mantenerse de manera estable en el espacio y el tiempo. Generalmente, el medio líquido se agita durante la etapa de incubación, seguida de una etapa de separación. En una realización, se puede aplicar un procedimiento de flotación en el que el medio líquido se agita de manera que se forme una película o espuma que contenga la biomasa con metal pesado unido (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) en la parte superior del medio líquido. La película o espuma puede retirarse de la parte superior del medio líquido y el metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) puede aislarse de la película o espuma. En otra realización, se puede aplicar un gradiente de densidad al medio líquido para separar la biomasa en una capa del medio líquido, y la capa que contiene la biomasa se puede separar del medio líquido, por ejemplo, por aspiración. En otra realización, la biomasa puede sedimentarse en el medio líquido y la capa que contiene la biomasa sedimentada puede separarse del medio líquido eliminando el sobrenadante.

En el proceso de la invención, generalmente se puede lograr un gran efecto de concentración uniendo un metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) de material de baja calidad a la biomasa. Por tanto, la biomasa separada del medio líquido y que tiene un metal pesado unido típicamente tiene una masa que es significativamente menor que la masa del material que contiene metal pesado usado al principio. Este efecto de concentración permite transportar la biomasa separada del medio líquido, opcionalmente en estado seco, a largas distancias, donde el transporte de una cantidad del material original que contiene metales pesados no sería económico. Por tanto, la invención permite la separación de la ubicación donde se realizan las etapas de incubación y separación de la ubicación donde se realiza la etapa de aislamiento.

En la presente invención, el metal pesado puede ser un metal pesado en forma libre, elemental (no iónica o mineral) o un compuesto tal como una sal o sales del metal pesado. Generalmente se enseña que el metal pesado puede seleccionarse de rutenio, rodio, paladio, plata, osmio, iridio, platino, oro y elementos de tierras raras (REE). Los REE puede seleccionarse entre lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio escandio, itrio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio. De acuerdo con la presente invención, el metal pesado es plata y/u oro.

Un metal en forma elemental tiene enlaces entre los átomos del metal y el estado de oxidación 0. Si el metal pesado (de acuerdo con la presente invención el oro y/o la plata) aislado o enriquecido en la invención está en forma elemental, puede formar partículas a escala nano tal como agrupaciones de metales. Las partículas a escala nano del metal pesado de acuerdo con la presente invención: el oro y/o la plata) y agrupaciones de las mismas pueden tener ligandos que ocupan valencias libres de átomos metálicos localizados en la superficie de las partículas o agrupaciones metálicas a escala nano. Los grupos de metales pesados elementales, como el oro y/o la plata, pueden comprender de 2 a 1000 átomos de metal. En otra realización, los grupos pueden comprender de 3 a 500 átomos de metal. En realizaciones adicionales, los grupos pueden comprender de 5 a 400 o de 20 a 300 átomos de metal. En general, las partículas a escala nano tienen un tamaño de < 500 nm, en otra realización de < 100 nm, en una realización adicional de < 50 nm y en otra realización adicional de < 10 nm. Un metal en forma elemental es típicamente insoluble en medios acuosos. Sin embargo, el metal pesado elemental a escala nano (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) o agrupaciones del mismo pueden estar dispersos o dispersables en medios acuosos, por ejemplo, en forma de coloide.

En compuestos de metales pesados tales como oro y/o plata, los átomos de metal pueden tener un estado de oxidación de 0 o pueden estar oxidados. También es posible que un compuesto metálico contenga átomos de metal en 2 o más estados de oxidación diferentes. El metal pesado tal como el compuesto de oro y/o plata puede ser una sal del metal pesado como el oro y/o la plata. Un compuesto de metal pesado como el oro y/o la plata puede ser soluble o insoluble en solución acuosa. En una realización, el compuesto del metal pesado, como el oro y/o la plata, es esencialmente insoluble en agua a pH 7,0 y 25 °C. Esencialmente insoluble significa que 1 l de agua pura disuelve como máximo 10 mg de dicho compuesto a pH 7,0 a 25 °C. Si es insoluble o esencialmente insoluble en agua a pH 7,0 a 25 °C, el compuesto de metal pesado como el oro y/o plata presente en un material tal como un mineral puede estar finamente disperso o ser dispersable en agua, por ejemplo, en forma de coloide.

En el proceso de la invención, el metal pesado (de acuerdo con la presente invención: el oro y/o la plata) puede sufrir una reacción química, por ejemplo, cuando se une o se separa de dicha biomasa. Por tanto, el metal aislado en la etapa de aislamiento puede estar en una forma química diferente de la forma química al comienzo del proceso de la invención. La presente invención cubre procesos en los que el estado químico de un metal a aislar cambia en el curso del proceso. Es posible que el metal pesado (de acuerdo con la presente invención: el oro y/o la plata) a aislar contenga el metal en dos o más compuestos o estados químicos diferentes.

El material que contiene metales pesados como el oro y/o la plata a aislar puede ser cualquier material tal como un mineral. El material es generalmente material en partículas. El material puede contener grandes cantidades de silicatos o cuarzo. El mineral puede ser un material de desecho de minería obtenido en un proceso de aislamiento de un componente deseado distinto del metal de la invención de un mineral. El material puede ser, por ejemplo, o contener un material mineral sulfuroso tal como pirita. En una realización, el oro y/o plata de metales pesados de la invención se distribuye finamente en el material, tal como un metal elemental encerrado en la red cristalina de un mineral tal como pirita. Este metal elemental extremadamente fino distribuido o disperso se denomina generalmente "metal invisible"; si el metal es oro, se denomina "oro invisible".

En la etapa de incubación del proceso de la invención, se prepara una mezcla acuosa utilizando material que contiene metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) y la biomasa de la invención. El material en partículas, tal como el mineral en partículas que se utilizará, debe molerse finamente. Para ello, la etapa de incubación puede ir precedida de una etapa de trituración. El material en partículas puede tener un tamaño de partícula, determinado por tamizado, de como máximo 5 mm. Alternativamente, el material en partículas puede tener un tamaño de partícula de como máximo 1 mm, como máximo de 400 pm o como máximo de 100 pm determinado por tamizado. En una realización adicional, las partículas son menores de 100 pm, menores de 50 pm o menores de 10 pm, lo que puede lograrse tamizando un material molido. El rendimiento del proceso de la invención es mayor, cuanto menor es el tamaño de partícula del material en partículas usado en la etapa de incubación.

La etapa de incubación se realiza típicamente en reactores, por ejemplo, como se utilizan en el tratamiento de aguas residuales. El reactor contiene preferiblemente un sistema de agitación para agitar la mezcla acuosa. El reactor puede ser un reactor de tanque agitado y puede funcionar en un modo discontinuo o de flujo continuo. El reactor puede estar equipado con dispositivos para medir y controlar parámetros tales como la temperatura, el pH, el contenido de nutrientes, etc. Tales medios son conocidos en la técnica. El medio líquido o la mezcla preparada para la etapa de incubación es generalmente un medio o una mezcla acuosa. El medio líquido o mezcla contiene la biomasa así como el metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) que se va a aislar o enriquecer. El medio líquido se puede utilizar para controlar las condiciones de unión del metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) por la biomasa, como la temperatura, la concentración de biomasa y el material que contiene el metal pesado (de acuerdo con la presente invención): oro y/o plata), pH, fuerza iónica, etc. El medio líquido o la mezcla puede incluir además medios con los nutrientes necesarios para el crecimiento de la biomasa, en los que la biomasa utilizada es o contiene células bacterianas vivas que se utilizarán para aislar o enriquecer el metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata). Las condiciones de crecimiento y los requisitos de nutrientes adecuados para la biomasa utilizada pueden obtenerse del estado de la técnica general sobre microbiología. Las condiciones de crecimiento adecuadas también son proporcionadas por colecciones de microorganismos tales como la Colección Americana de Cultivos Tipo (ATCC) o la Colección Alemana de Microorganismos y Cultivos Celulares (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, DSMZ) en las que se pueden obtener cepas bacterianas adecuadas. Además, el medio o la mezcla acuosa contiene la biomasa utilizada para unir el oro y/o la plata que se va a aislar. Normalmente, la biomasa se añade al reactor en una cantidad tal que la concentración en el reactor permite un mayor crecimiento de la biomasa. Para este propósito, se pueden hacer crecer uno o más cultivos previos en reactores separados para mantener cantidades suficientemente grandes de biomasa en suspensión acuosa para su uso. Alternativamente, se usa biomasa muerta para aislar o enriquecer el metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) como se describió anteriormente. En este caso, la biomasa muerta se agrega al medio líquido o mezcla.

La cantidad o concentración de biomasa en el medio líquido o mezcla no está particularmente limitada. Sin embargo, si hay muy poca biomasa presente, no todos los metales pesados (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) que son accesibles para la unión pueden unirse a la biomasa. Si se usa más biomasa de la necesaria para unir el metal pesado disponible (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata), esto puede no ser económico y, en algún momento, la agitación puede resultar difícil debido a la alta viscosidad causada por el biomasa. Una cantidad adecuada de biomasa para ser utilizada a gran escala puede determinarse mediante una serie de experimentos a menor escala, en los que la cantidad o concentración de biomasa para un determinado metal pesado que contiene (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) se determina midiendo la cantidad de metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata), respectivamente, que puede ser ligado por la biomasa o que permanece en el material que originalmente contenía el metal pesado ( de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata).

El contenido de material en partículas (tal como la mena de mineral) en el medio o mezcla acuosa de la etapa de incubación puede estar, por ejemplo, entre 1 kg y 500 kg de material en partículas por m3 de mezcla acuosa. Alternativamente, dicho contenido puede estar entre 5 kg y 100 kg de material en partículas por m3 de la mezcla acuosa. De manera similar, como se describió anteriormente con respecto a la cantidad o concentración de biomasa a usar, se puede determinar experimentalmente una cantidad adecuada de material en partículas en experimentos a pequeña escala antes de llevar a cabo procesos a mayor escala.

En la etapa de incubación del proceso de la invención, el medio acuoso se incuba para permitir la unión del metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) por la biomasa. El tiempo de incubación depende de la tasa de unión. Generalmente, el tiempo de incubación es entre 0,5 horas y 96 horas, preferiblemente entre 0,5 horas y 48 horas, más preferiblemente entre 1 y 48 horas, más preferiblemente entre 1 hora y 24 horas y lo más preferiblemente entre 3 y 24 horas. La temperatura de incubación depende principalmente del tipo de biomasa utilizada. El control de temperatura puede usarse para controlar el crecimiento de dicha biomasa. Durante la incubación, se controlan los parámetros en el medio líquido o la mezcla, como el pH, el contenido de nutrientes, la temperatura, etc., y, si es necesario, se les hace seguimiento para mantener las condiciones de incubación deseadas.

En la etapa de incubación, el medio líquido se agita preferiblemente usando un agitador y se mezcla íntimamente para formar una película o espuma que contiene biomasa en la parte superior del medio. Sin embargo, no es necesario que se realice agitación durante todo el tiempo de incubación. Opcionalmente, se introduce un gas tal como aire en el reactor para apoyar la formación de una película o espuma en la superficie del medio líquido.

Después de la etapa de incubación, se puede realizar la etapa de separación. Después de la etapa de incubación, se puede dejar que el material en partículas restante se asiente y se puede eliminar. Si se produjo una película o espuma que contiene biomasa con metal pesado unido (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata), la película o espuma puede retirarse entonces de la parte superior de dicho medio líquido. Alternativamente, la biomasa que se ha unido al metal pesado se separa mediante otros métodos, como la sedimentación. La biomasa separada puede, dependiendo de la etapa posterior, secarse para facilitar el almacenamiento y/o transporte de la biomasa antes de que se realice la etapa de aislamiento. El medio líquido (tal como la suspensión) puede contener, en la etapa de separación, un peso seco de las células de la biomasa en una cantidad de 0,01 a 20% (p/p) con base en el peso del mineral contenido en el medio líquido (o la suspensión). Preferiblemente, el medio líquido (o suspensión) contiene un peso seco de las células de dicha biomasa en una cantidad de 0,05 a 5% (p/p), preferiblemente de 0,05 a 0,5% (p/p), con base en el peso de la mineral contenido en el medio líquido o suspensión, respectivamente. En la etapa de separación, el medio líquido (tal como la suspensión) puede contener el mineral en una cantidad de 1 a 50% (p/p), preferiblemente de 10 a 25% (p/p) con base en el peso total del medio líquido (o suspensión).

En la etapa de aislamiento, denominada proceso de separación biológica (BSP), el metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) unido a la biomasa se aísla de dicha biomasa. El metal pesado (de acuerdo con la presente invención: oro y/o plata) puede, por ejemplo, ser desorbido de la biomasa en una fase líquida usando condiciones ácidas o básicas. Alternativamente, la biomasa puede quemarse para destruir y eliminar la materia orgánica de dicha biomasa. El metal se puede purificar del residuo y/o cenizas de la biomasa.

El proceso de la invención puede combinarse con las etapas del proceso utilizadas para aislar metales de minerales metálicos conocidos en la técnica anterior. Para facilitar el acceso de la biomasa usada en la invención a partículas o compuestos de metales pesados presentes en el material en partículas, se puede usar una etapa de biooxidación conocida en combinación con la invención. Por ejemplo, si dicho material en partículas es un mineral sulfuroso tal como pirita, se pueden usar bacterias oxidantes de sulfuro tales como Acidithiobacilli para degradar al menos parcialmente el mineral sulfuroso. Tal biooxidación o biolixiviación es descrita por (Rawlings y Johnson (2007) "The microbiology of biomining: development and optimization of mineral-oxidizing microbial consortia". Microbiology 153: 315-324). Este tratamiento puede realizarse antes de la etapa de incubación de la invención o simultáneamente con esta etapa añadiendo el organismo de biooxidación a la solución acuosa de la etapa (i). Ejemplos de organismos de biooxidación o biolixiviación son A. ferrooxidans, A. thiooxidans, Leptospirillum ferrooxidans, T. organoparus, Thermothrix thiopara, Sulfolobus acidocaldarius y S. brierleyi. El proceso descrito en el documento US 2007/107550 también puede usarse para el pretratamiento de minerales recalcitrantes, por lo que la etapa de tratamiento hidrometalúrgico se reemplaza por el proceso de la presente invención.

Ejemplos

Ejemplo 1

Ensayo de resistencia (para divulgación)

Se controló el crecimiento de varios microorganismos (por ejemplo, Escherichia coli, Xanthomonas campestris, Cupriavidus metallidurans y Bacillus sphaericus) en presencia de las tapas con clavijas recubiertas. Escherichia coli y Xanthomonas campestris sirvieron como controles negativos con respecto a la unión de metales; Cupriavidus metalidurans como control positivo. Además, se utilizó Bacillus sphaericus como control positivo para la unión de plata. Para Bacillus sphaericus, los inventores observaron anteriormente la unión a partículas de oro y superficies recubiertas de oro. Cupriavidus metalidurans es una bacteria gramnegativa con forma de bastoncillo que tiene la capacidad de unirse al oro como se describe en la bibliografía (Reith et al., 2006). El nombre de la especie metallidurans indica su resistencia a los metales pesados y su capacidad para sobrevivir en presencia de oro y plata fue investigada previamente (Reith F, Rogers SL, McPhail DC y Webb D. (2006) " Biomineralization of gold: biofilms on bacterioform gold". Science 313(5784): 233-236; Reith F, Etschmann B, Grosse C, Moors H, Benotmane MA, Monsieurs P, Grass G, Doonan C, Vogt S, Lai B, Martinez-Criado G, George GN, Nies DH, Mergeay M, Pring A, Southam G y Brugger J. (2009) "Mechanisms of gold biomineralization in the bacterium Cupriavidus metallidurans". Proc Natl Acad Sci 106(42): 17757-17762; Ledrich ML1, Stemmler S, Laval-Gilly P, Foucaud L, y Falla J (2005) "Precipitation of silver-thiosulfate complex and immobilization of silver by Cupriavidus metallidurans CH34". Biometals 18(6): 643-650).

Para investigar la concentración tolerada de plata y oro, los microorganismos se propagaron en medio líquido y se esparcieron en placas de agar con diferentes concentraciones de AgNO³o HAuCU, respectivamente. Los resultados se muestran en las Tablas 1 y 2.

Para establecer el ensayo de resistencia a la detección (descrito en el presente documento), los microorganismos se cultivaron, se transfirieron a microplacas y se incubaron durante tres horas a 28 °C con clavijas recubiertas o no recubiertas con metal, respectivamente. Tras la incubación, las tapas se lavaron en suero fisiológico y posteriormente se estamparon en placas de agar metalizado (medio Luria-Bertani), se cultivaron durante la noche a 28 °C, de modo que los microorganismos pasaron por una primera y una segunda etapa de selección. Para la selección en placas de agar, el medio se complementó finalmente con AgNO³200 pM o HAuCU 400 pM, respectivamente.

Ejemplo 2

Ensayo de unión (descrito en este documento)

Se desarrolló un sistema de ensayo para la detección de la capacidad microbiana de unión de oro y plata en microplacas de 96 pocillos para permitir el cribado a gran escala. Para este ensayo se utilizaron placas de poliestirol MicroWellMR de 96 pocillos y tapas de poliestirol Nunc-ImmunoMR TSP (fase sólida transferible). Las tapas estaban equipadas con 96 clavijas que se introducían en los pocilios de la microplaca para permitir la adhesión de los microorganismos. Las tapas con clavijas están disponibles con diferentes materiales de superficie tales como MaxiSorpMR (alta afinidad por moléculas con áreas hidrófilas e hidrófobas) o PolySorpMR (alta afinidad por moléculas hidrófobas). Las tapas se recubrieron de plata o de oro mediante tratamientos galvánicos con métodos técnicos dentales o el recubrimiento de oro se realizó directamente mediante deposición al vacío (Fig. 1). Se descubrió que la superficie de MaxiSorpMR era la más adecuada para el recubrimiento de oro y plata y que el recubrimiento de oro era mecánicamente estable, es decir, no se observó erosión o rotura después del uso repetido en placas de 96 pocillos que comprenden medio de cultivo.

Tabla 1. Crecimiento microbiano de endiente de la concentración de A NO3 x = crecimiento x = crecimiento débil

Tabla 2. Crecimiento microbiano de endiente de la concentración de HAuCl4 x = crecimiento x = crecimiento débil

Para el descubrimiento de nuevos microorganismos con resistencia a la plata y el oro, se estableció un ensayo de cribado descrito utilizando microorganismos de la colección de cepas patentada de la compañía BRAIN de las especies indicadas en la Fig. 2. Para este ensayo descrito, la segunda selección se llevó a cabo en una concentración de AgNO³200 pM y HAuCU 400 pM, respectivamente.

El procedimiento fue el siguiente. Primero, los organismos se cultivaron durante 1 a 2 días en 750 pl de medio en placas de 96 pocillos profundos a 300 rpm y 28 °C. Se transfirieron 100 pl de cada uno de los cultivos a dos microplacas, cada una equipada con clavijas recubiertas con plata u oro, respectivamente. La incubación fue durante 3 horas a 28 °C a 450 rpm, seguido de lavado con solución salina y drenaje del líquido sobre papel de celulosa estéril. Los cultivos se estamparon en agar que contenía HAuCU 400 pM o AgNO³200 pM, respectivamente, y se incubaron a 28 °C hasta 4 a 6 días (Fig. 2).

Ejemplo 3

Proceso de separación biológica (BSP)

Se usaron 168 microorganismos metalofílicos identificados en el ensayo de resistencia y unión para experimentos de separación de acuerdo con el siguiente procedimiento. Los microorganismos se esparcieron en placas de agar directamente después de la descongelación (los viales de conservación se mantienen a -80 °C) y las placas se cultivaron a 28 °C durante la noche. Los cultivos se inocularon en medio líquido Luria-Bertani y se cultivaron a 28 °C durante la noche. Después de eso, estos cultivos previos se dividieron y se inocularon en medio fresco. Uno de los cultivos se indujo mediante la adición de AgNO320 pM o HAuCl440 pM, respectivamente. El otro cultivo se hizo crecer en las mismas condiciones sin tratamiento con iones metálicos. Ambos cultivos se incubaron a 28 °C durante la noche. Las células se sedimentaron mediante centrifugación a 4500 rpm durante 10 min, se resuspendieron en NaCl al 0,9% y se determinó la densidad óptica a 578 nm. Las células se diluyeron finalmente hasta una DO5 por 20 ml usando NaCl al 0,9%.

Se tamizó el mineral que contenía plata u oro y se mezclaron 0,5 g de mineral con 20 ml de la suspensión celular de los 168 microorganismos seleccionados positivamente en un vaso de precipitados de 25 ml. Se añadió un agitador magnético en forma de cruz, el vaso de precipitados se selló con Parafilm® y la mezcla de mineral y suspensión celular se agitó a 100 rpm durante 16 horas en un agitador magnético. Después del tiempo de incubación con agitación, la mezcla se dejó durante 3 ha temperatura ambiente sin agitar. El resultado del BSP se documentó mediante fotografía y la película que comprendía la biomasa con metal unido en la superficie se retiró para un análisis adicional de oro y plata mediante ICP-MS. Se seleccionaron 12 especies bacterianas que mostraban las mayores cantidades ligadas de oro y plata. La tasa de recuperación y enriquecimiento de oro y plata para estos 12 microorganismos no inducidos se muestra en la Fig. 3a y 3b. La recuperación [%] presentada en el eje vertical primario se determinó como sigue: ([|jg] Au K/[|jg] Au E) * 100; K = Concentrado (Flotado); E = Mineral total.

La tasa de enriquecimiento [-] presentada en el eje vertical secundario se determinó como sigue: ([jg] Au K/[g] K)/([jg] Au E/[g] E); K = Concentrado (Flotado); E = Mineral total.

También se realizó la separación biológica con biomasa inactivada. Para eso, se utilizaron condiciones de proceso idénticas a las descritas anteriormente. En lugar de microorganismos vivos se utilizó biomasa inactivada, que se inactivó a 121 °C durante 20 min con una presión de 1 bar. La recuperación y el enriquecimiento de oro y plata para la biomasa de los 12 microorganismos no inducidos se muestra en la Fig. 4a y 4b. Sorprendentemente, para algunos organismos, la recuperación de oro y plata fue considerablemente mayor cuando se utilizó biomasa muerta en comparación con biomasa viva.

Ejemplo 4

Parámetros de proceso para el enriquecimiento de metales preciosos a partir de minerales

Preparación de biomasa y determinación del peso seco de las células

La biomasa se generó mediante fermentación en las condiciones de cultivo descritas anteriormente. Se recolectaron las células bacterianas y se determinó el peso seco de las células (CDW). La biomasa se sedimentó en el medio de cultivo mediante centrifugación a 4500 rpm durante 10 min, se lavó con NaCl al 0,9% y se secó sobre una estera de fibra de vidrio a 125 °C.

Enriquecimiento de metales preciosos

Para el enriquecimiento de los metales preciosos Au y Ag en la forma elemental no soluble, se demostró que una relación de biomasa a mineral es óptima en el proceso de la invención en el intervalo de 0,01 a 20%, más preferiblemente 0,05 % a 0,5% (CDW/peso del mineral). La Tabla 3 muestra qué microorganismos son los más adecuados para el enriquecimiento de plata y oro de diferentes minerales como fuente.

También se ha demostrado que las combinaciones de microorganismos son ventajosas. Para el enriquecimiento de oro, una combinación, por ejemplo, de B. subtilis (MO1) y P. fluorescens (MO2) con una relación de biomasa de MO1 a MO2 por ejemplo, de 80:20, 70:30, 30:70 o 20:80 ha mostrado resultados superiores al uso de una biomasa de un solo microorganismo. Son concebibles combinaciones de diferentes bacterias para MO1 y MO2, más de dos o más de tres bacterias diferentes. La biomasa que comprende una mezcla de especies bacterianas se usa en la misma proporción CDW/peso del mineral como la biomasa que comprende una sola especie.

Para minerales que comprenden factores de enriquecimiento de oro elemental de 0,3 a 5 ppm (jg/g o g/t), se lograron de 30 a 98 veces usando el proceso descrito en el presente documento.

Tabla 3

Tipo de mineral Microorganismo Metal

con oxidación B. subtilis, P. fluorescens Au, Ag

con oxidación-transicional B. subtilis Au, Ag transicional B. subtilis, B. Pumilus, P. fluorescens, P. aeruginosa Au, Ag

sulfuroso B. subtilis

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un proceso de aislamiento o enriquecimiento de un metal pesado presente en una suspensión que contiene un mineral en partículas que contiene un metal pesado, que comprende

una etapa de incubación de una suspensión que contiene

(i) una mena de mineral en partículas que contiene un metal pesado y

(ii) biomasa que comprende una bacteria capaz de unirse al metal pesado,

en el que el metal pesado es oro y/o plata y en la que dicha bacteria se selecciona de los siguientes géneros y especies: Pseudochrobactrum, preferiblemente Pseudochrobactrum asaccharolyticum, Bacillus subtilis, Bacillus pumilus, Stenotrophomonas, preferiblemente Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus cereus y Pseudomonas aeruginosa, o de combinaciones de los mismos,

en el que la biomasa comprende al menos el 70% (p/p) de células bacterianas muertas;

una etapa de separación de la biomasa que se ha unido al metal pesado de la suspensión de la etapa anterior; y una etapa de aislar el metal pesado de la biomasa separada en la etapa anterior.

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha suspensión contiene la mena de mineral, en la etapa de separación, en una cantidad de 1 a 60% (p/p) con base en el peso total de la suspensión.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicha suspensión contiene el mineral en una cantidad del 10 al 40% (p/p) con base en el peso total de la suspensión.

4. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha bacteria se selecciona entre:

Pseudochrobactrum asaccharolyticum (DSM-25619), Bacillus subtilis subespecie subtilis (DSM-10), Bacillus pumilus (DSM-27), Stenotrophomonas maltophilia (DSM-50170), Bacillus cereus (DSM-31) y Pseudomonas aeruginosa (DSM-50071).

5. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha biomasa comprende al menos el 99,9% (p/p) de biomasa muerta.

6. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la etapa de incubación comprende agitar la suspensión que contiene el metal pesado y la biomasa para formar una película o espuma que contiene biomasa que tiene un metal pesado unido; y la etapa de separación comprende retirar la película o espuma de la suspensión.

7. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la etapa de incubación se realiza en un reactor que comprende un agitador para agitar la suspensión.

8. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicha suspensión contiene, en la etapa de separación, un peso seco de las células de dicha biomasa en una cantidad de 0,01 a 20% (p/p), preferiblemente en una cantidad de 0,05 a 0,5% (p/p), con base en el peso del mineral contenido en la suspensión.

9. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que dicha etapa de incubación se realiza durante un período de 0,5 a 16 horas, preferiblemente de 1 a 16 horas, más preferiblemente de 1 a 2 horas.

10. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que dicho mineral en partículas contiene el metal pesado en una cantidad de como máximo 10000 ppm en peso, preferiblemente como máximo 1000 ppm en peso, más preferiblemente como máximo 100 ppm en peso, incluso más preferiblemente como máximo 10 ppm en peso, incluso más preferiblemente como máximo 1 ppm en peso, e incluso más preferiblemente como máximo 0,1 ppm en peso.

11. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que dicho mineral en partículas tiene un tamaño de partícula de como máximo 400 pm, preferiblemente como máximo 300 pm, más preferiblemente como máximo 200 pm o incluso más preferiblemente como máximo 100 pm determinado por tamizado.

12. Uso de una bacteria muerta seleccionada de los siguientes géneros y especies:

Pseudochrobactrum, preferiblemente Pseudochrobactrum asaccharolyticum, Bacillus subtilis, Bacillus pumilus, Stenotrophomonas, preferiblemente Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus cereus y Pseudomonas aeruginosa, para aislar o enriquecer oro y/o plata elemental.