ES2956771T3

ES2956771T3 - Proceso de recuperación de metales

Info

Publication number: ES2956771T3
Application number: ES17863691T
Authority: ES
Inventors: Will Barker; Oliver Crush
Original assignee: Mint Innovation Ltd
Current assignee: Mint Innovation Ltd
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2023-12-27
Anticipated expiration: 2037-10-31
Also published as: CN109844144A; US11591669B2; EP3532647A4; EP3532647B1; EP3532647A1; EP3532647C0; NZ752376A; AU2017349496A1; KR20190077356A; KR102466080B1; WO2018080326A1; ZA201902113B; CA3040237A1; CA3040237C; SG11201903153PA; JP2019535910A; AU2017349496B2; JP7182795B2; US20200048732A1

Abstract

La invención se refiere a un proceso para recuperar metales de soluciones acuosas o materias primas sólidas tales como minerales y desechos. En particular, la invención se refiere a un método para recuperar metales objetivo utilizando un microorganismo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Proceso de recuperación de metales

Campo de la invención

La invención se refiere a un proceso para recuperar metales de soluciones acuosas o materias primas sólidas tales como minerales y desechos. En particular, se utilizan técnicas biometalúrgicas durante el proceso.

Antecedentes

En todo el mundo abundan los materiales que contienen metales traza, incluyendo las soluciones acuosas y los materiales sólidos. Sin embargo, debido a la relativa escasez del componente metálico en relación con la matriz no metálica, la recuperación de estos metales de forma eficiente y segura para el medio ambiente es extremadamente difícil. Por ejemplo, la eliminación de iones metálicos tóxicos de corrientes acuosas de desechos líquidos es un desafío significativo para una amplia gama de industrias.

De manera similar, a medida que disminuyen los grados de mineral para la minería y el refinado de metales vírgenes, se muestra un mayor interés en la obtención de metales de fuentes tales como minerales de minería de bajo calidad, relaves de fundición y desechos electrónicos. La recuperación de estas materias primas, sin embargo, es a menudo económicamente prohibitiva. Los factores que influyen en la viabilidad de cualquier proceso de recuperación incluyen la concentración de metal de una materia prima (y, por consiguiente, la cantidad de materia prima requerida para el procesamiento); la presencia de materiales refractarios; y el volumen de efluente generado. Por lo tanto, existen soluciones alternativas con el objetivo de mitigar al menos algunos de estos problemas y mejorar así la rentabilidad de la recuperación de metales a partir de materias primas de baja calidad o recalcitrantes.

Las técnicas tradicionales para refinar metales incluyen pirometalurgia e hidrometalurgia. En la pirometalurgia, una materia prima se funde a alta temperatura (típicamente en presencia de un reductor y/o catalizador adecuados). Esto requiere una entrada de energía no trivial (y las emisiones asociadas) y, por lo tanto, existe una concentración mínima práctica de metal requerida en una materia prima. En la hidrometalurgia, la materia prima se trata con una solución lixiviante que lixivia el metal deseado (específicamente o de otro modo) en una forma soluble iónica o complejada. Se requieren etapas posteriores para recuperar el metal objetivo de la solución (p. ej., extracción electrolítica). Dependiendo de los requisitos de temperatura y presión para la lixiviación, este enfoque puede permitir que las materias primas de menor calidad se procesen en comparación con la pirometalurgia. Hay que tener en cuenta el posible uso de soluciones corrosivas (p. ej., ácidas) o tóxicas (p. ej., cianuro); cualquier consumo de componentes de solución durante el tratamiento de la materia prima; y el tratamiento adecuado del efluente residual. Las técnicas de pirometalurgia e hidrometalurgia no son mutuamente excluyentes, y pueden usarse de forma secuencial en múltiples etapas para refinar metales específicos.

La recuperación de oro a partir de minerales que contienen oro es un ejemplo típico de un enfoque hidrometalúrgico que presenta una serie de problemas. La cantidad de oro en los minerales auríferos ha ido disminuyendo durante más de cien años a medida que los recursos más fáciles de recuperar y con mayor contenido en oro se han ido agotando a través de la minería extensiva. Por ello, se han usado técnicas hidrometalúrgicas para recuperar trazas de oro de grandes volúmenes de roca. Los lixiviantes a base de cianuro se han empleado de forma satisfactoria durante muchos años, pero presentan problemas de toxicidad y dificultades para procesar determinados tipos de mineral.

Los residuos de equipos electrónicos, tales como las placas de circuitos impresos de ordenadores, teléfonos móviles, ordenadores portátiles y pantallas LCD, también contienen una cantidad apreciable de metales preciosos (incluido oro). Aunque se han realizado muchos esfuerzos para recuperar el oro de los residuos electrónicos usando enfoques pirometalúrgicos e hidrometalúrgicos, todavía no se ha logrado un éxito sostenible.

La biometalurgia es un enfoque más reciente que usa microorganismos para exponer, lixiviar, unir y/o recuperar metales de una materia prima en condiciones ambientales (Zhuang et al, Current Opinion in Biotechnology 33, págs. 327-335 (2015). El uso de microorganismos puede reducir aún más el grado mínimo requerido de una materia prima, o permitir el mejor procesamiento económico de materias primas que son refractarias a los procesos pirometalúrgicos y/o hidrometalúrgicos. Sin embargo, una desventaja común es el tiempo de reacción; la biometalurgia suele requerir de semanas a años para recuperar un metal de una materia prima (p. ej., la biooxidación de minerales de cobre refractarios mediante bacterias reductoras de azufre). Un método de recuperación de metales mediante el uso de técnicas biometalúrgicas también se conoce a partir de los documentos EP2813585, WO 2009/130006 o WO 2016/156409.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un método para recuperar metales mediante el uso de técnicas biometalúrgicas que complementen o reemplacen los enfoques de pirometalurgia e hidrometalurgia tradicionales. Se espera que esto conducirá a la captura de valor de las corrientes de metal de baja calidad o de desechos que actualmente se pasan por alto, o que al menos proporcione al público una opción útil en este sentido.

Resumen de la invención

La presente invención responde a la necesidad en la técnica. La presente invención proporciona un método para recuperar un metal objetivo de una solución acuosa rica que contiene metal objetivo disuelto según la reivindicación 1.

Preferiblemente, la solución acuosa rica contiene más de 1000 ppm, o más de 500 ppm, o más de 200 ppm, o más de 100 ppm, o más de 50 ppm, o más de 20 ppm, o más de 10 ppm, o más de 5 ppm, o más de 1 ppm del metal objetivo. Preferiblemente, la solución acuosa rica contiene entre aproximadamente 0,1 ppm a 1500 ppm, o entre aproximadamente 0,1 ppm a 1000 ppm, o entre aproximadamente 0,1 ppm a 500 ppm, o entre aproximadamente 0,1 ppm a 200 ppm, o entre aproximadamente 0,1 ppm a 100 ppm, o entre aproximadamente 0,1 ppm a 50 ppm, o entre aproximadamente 0,1 ppm a 20 ppm del metal objetivo. Preferiblemente, la solución acuosa rica contiene entre aproximadamente 0,5 ppm a 1500 ppm, o entre aproximadamente 0,5 ppm a 1000 ppm, o entre aproximadamente 0,5 ppm a 500 ppm, o entre aproximadamente 0,5 ppm a 200 ppm, o entre aproximadamente 0,5 ppm a 100 ppm, o entre aproximadamente 0,5 ppm a 50 ppm, o entre aproximadamente 0,5 ppm a 20 ppm del metal objetivo. Preferiblemente, la solución acuosa rica contiene entre aproximadamente 1 ppm a 1500 ppm, o entre aproximadamente 1 ppm a 1000 ppm, o entre aproximadamente 1 ppm a 500 ppm, o entre aproximadamente 1 ppm a 200 ppm, o entre aproximadamente 1 ppm a 100 ppm, o entre aproximadamente 1 ppm a 50 ppm, o entre aproximadamente 1 ppm a 20 ppm del metal objetivo. Preferiblemente, la solución estéril contiene menos de 0,1 ppm, o menos de 1 ppm, o menos de 2 ppm, o menos de 5 ppm, o menos de 10 ppm, o menos de 20 ppm, o menos de 50 ppm, o menos de 100 ppm del metal objetivo. Preferiblemente, la solución estéril contiene entre aproximadamente 0,001 y 100 ppm, o entre aproximadamente 0,001 y 50 ppm, o entre aproximadamente 0,001 y 50 ppm, o entre aproximadamente 0,01 y 50 ppm del metal objetivo. Preferiblemente, la solución acuosa rica contiene al menos 10 veces más metal objetivo que la solución estéril. Preferiblemente, la solución acuosa rica contiene al menos 20 veces, o al menos 40 veces, o al menos 45 veces o al menos 50 veces más metal objetivo que la solución estéril.

Preferiblemente, el microorganismo cargado con metal incluye más de 100 ppm, o más de 200 ppm, o más de 500 ppm o más de 1000 ppm o más de 3000 ppm del metal objetivo.

Preferiblemente, el factor de concentración del metal objetivo de la solución acuosa rica respecto al microorganismo es superior a 10, o superior a 20, o superior a 50, o superior a 100, o superior a 900.

Preferiblemente, en la etapa de biosorción, el microorganismo está en contacto con la solución acuosa rica durante entre aproximadamente 0,5 y 48 horas. Preferiblemente, entre aproximadamente 0,5 y 24 horas, o entre aproximadamente 0,5 y 12 horas, o entre aproximadamente 0,5 y 4 horas, o entre aproximadamente 1 y 3 horas. Preferiblemente, la etapa de biosorción se lleva a cabo a temperatura ambiente, por ejemplo, entre aproximadamente 15 y 30 °C.

Preferiblemente, el microorganismo es una alga o una bacteria. Preferiblemente, el microorganismo es una bacteria Gram-negativa o Gram-positiva. Preferiblemente, el microorganismo es del género Pseudomonas, Escherichia, Bacillus, Desulfovibrio, Plectonema, Cupriavidus, Clostridium o Delftia.

Preferiblemente, el microorganismo se selecciona de un entorno donde el metal objetivo se encuentra en una cantidad fisiológicamente relevante.

Preferiblemente, cuando el metal objetivo es oro, el microorganismo se selecciona de Cupriavidus metallidurans, Delftia acidovorans, Pseudomonas aeruginosa, P. putida, Desulfovibrio desulfurans, Bacillus subtilis, o Plectonema boryanum. Preferiblemente, cuando el metal objetivo es oro, el microorganismo se selecciona de entornos en los que el oro se encuentra en concentraciones fisiológicamente relevantes. Preferiblemente, el microorganismo se selecciona de Cupriavidus metallidurans o Delftia acidovorans.

En ciertas realizaciones, la etapa de separación incluye al menos una de:

separación por gravedad del microorganismo cargado con metal de la solución estéril y eliminación de la solución estéril, centrifugación y eliminación de la solución estéril;

filtración del microorganismo cargado con metal de la solución estéril.

En ciertas realizaciones, la etapa de separación comprende separación por gravedad del microorganismo cargado con metal de la disolución estéril, en donde se elimina al menos el 50 % de la disolución estéril.

Preferiblemente, se elimina al menos el 60 %, o al menos el 70 %, o al menos el 80 %, o al menos el 90 %, o al menos el 95 % de la solución estéril.

En ciertas realizaciones, la etapa de separación comprende separar el microorganismo cargado con metal por centrifugación, en donde durante la centrifugación se elimina al menos el 50 % de la solución estéril del microorganismo cargado con metal. Preferiblemente, se elimina al menos el 60 %, o al menos el 70 %, o al menos el 80 %, o al menos el 90 %, o al menos el 95 % de la solución estéril durante la centrifugación.

En ciertas realizaciones, la etapa de separación comprende separar el microorganismo cargado con metal por filtración, en donde durante la filtración se elimina al menos el 50 % de la solución estéril del microorganismo cargado con metal. Preferiblemente, se elimina al menos el 60 %, o al menos el 70 %, o al menos el 80 %, o al menos el 90 %, o al menos el 95 % de la solución estéril durante la filtración.

En ciertas realizaciones, la etapa de separación incluye secar el microorganismo.

En ciertas realizaciones, la etapa de recuperación incluye poner en contacto el microorganismo cargado con metal con una condición que provoque que el microorganismo desorba sustancialmente el metal objetivo.

Preferiblemente, la condición es una solución que contiene un compuesto que provoca la desorción del metal objetivo. Preferiblemente, la solución contiene uno o más de cisteína, o tiosulfato, o tiourea. De manera adicional o alternativa, la condición provoca la desorción del metal objetivo (en forma metálica o iónica). A modo de ejemplo, las condiciones pueden ser de pH inferior a 5, o pH inferior a 4, o pH inferior a 3, o pH inferior a 2. De manera alternativa, las condiciones pueden estar entre pH 1 y 5, o entre pH 2 y 5, o entre 2 y 4. A modo de ejemplo adicional, las condiciones pueden ser un pH superior a 8, o un pH superior a 9, o un pH superior a 10, o un pH superior a 11, o un pH superior a 12. De manera alternativa, puede estar entre pH 8 y 13, o entre un pH 9 y 13, o entre 10 y 13. De manera adicional o alternativa, las condiciones pueden estar en un potencial de oxidación-reducción adecuado para la desorción del metal objetivo. De manera alternativa, la etapa de recuperación incluye combustión o disolución química del microorganismo cargado con metal para desorber el metal objetivo.

En una realización particular, la solución rica incluye al menos un metal adicional, además del metal objetivo. Preferiblemente, el microorganismo biosorbe preferiblemente el metal objetivo sobre el metal adicional en la etapa de biosorción y el metal adicional permanece en la solución estéril en la etapa de separación. Preferiblemente, el microorganismo biosorbe preferiblemente el metal objetivo sobre el metal adicional en la etapa de biosorción de manera que la relación de masa del metal objetivo respecto a otro metal en el microorganismo aumenta en un factor de al menos 2 en comparación con la relación de masa en la solución rico, preferiblemente la relación de masa aumentó en un factor de al menos 3, o al menos 5, o al menos 8, o al menos 10, o al menos 20, o al menos 50, o al menos 100, o al menos 200. El metal objetivo es oro. Preferiblemente, el metal adicional se selecciona de uno o más de cobre y níquel.

En ciertas realizaciones, el material de materia prima sólida comprende un material sólido que comprende menos del 5 %, o menos del 1 %, o menos del 0,1 %, o menos del 0,01 %, o menos del 0,001 %, o menos del 0,0001 % del metal objetivo. En ciertas realizaciones, el material de materia prima sólida es uno cualquiera o más de un mineral, un relave o desechos de un proceso industrial tal como minería, una arena, una arcilla, un material de desecho tal como residuos electrónicos.

En ciertas realizaciones, la etapa de disolución y la etapa de biosorción pueden producirse en el mismo recipiente.

Preferiblemente, el material de materia prima sólida es residuos electrónicos, o mineral aurífero, o arena aurífera, o arcilla aurífera.

En ciertas realizaciones, la etapa de separación incluye al menos una de:

separación por gravedad del microorganismo cargado con metal de la solución estéril y eliminación de la solución estéril,

centrifugación y eliminación de la solución estéril;

filtración del microorganismo cargado con metal de la solución estéril.

En otra realización, la etapa de separación comprende separar el microorganismo cargado con metal por filtración, en donde durante la filtración se elimina al menos el 50 % de la solución estéril del microorganismo cargado con metal. Preferiblemente, se elimina al menos el 60 %, o al menos el 70 %, o al menos el 80 %, o al menos el 90 %, o al menos el 95 % de la solución estéril durante la filtración.

Se puede requerir una etapa de separación adicional para separar el microorganismo cargado con metal de la solución estéril y material de materia prima sólida restante.

Preferiblemente, la condición es una solución que contiene un compuesto que provoca la desorción del metal objetivo. Preferiblemente, la solución contiene uno o más de cisteína, o tiosulfato, o tiourea. De manera adicional o alternativa, la condición que provoca la desorción del metal objetivo (en forma metálica o iónica). A modo de ejemplo, las condiciones pueden ser de pH inferior a 5, o pH inferior a 4, o pH inferior a 3, o pH inferior a 2. De manera alternativa, las condiciones pueden estar entre pH 1 y 5, o entre pH 2 y 5, o entre 2 y 4. A modo de ejemplo adicional, las condiciones pueden ser un pH superior a 8, o un pH superior a 9, o un pH superior a 10, o un pH superior a 11, o un pH superior a 12. De manera alternativa, puede estar entre pH 8 y 13, o entre un pH 9 y 13, o entre 10 y 13. De manera adicional o alternativa, las condiciones pueden estar en un potencial de oxidación-reducción adecuado para la desorción del metal objetivo.

De manera alternativa, la etapa de recuperación incluye combustión o disolución química del microorganismo cargado con metal para desorber el metal objetivo.

En ciertas realizaciones, el sistema incluye medios para pasar la solución estéril que contiene un microorganismo cargado con metal del recipiente en (a) al separador en (b). En ciertas realizaciones, el sistema incluye medios para pasar el microorganismo cargado con metal en (b) a los medios de recuperación en (c).

En ciertas realizaciones, el separador comprende al menos uno de:

medios para la separación por gravedad del microorganismo cargado con metal de la solución estéril en donde al menos una parte de la solución estéril se elimina del microorganismo cargado con metal,

medios para separar los microorganismos cargados con metal por centrifugación, en donde al menos una parte de la solución estéril se elimina del microorganismo;

medios para separar los microorganismos cargados con metal por filtración, en donde al menos una parte de la solución estéril se elimina del microorganismo cargado con metal.

En ciertas realizaciones, el separador comprende medios para separar por gravedad el microorganismo cargado con metal de la solución acuosa estéril y eliminar al menos una parte de la solución estéril.

En ciertas realizaciones, el separador comprende medios para separar el microorganismo cargado con metal por centrifugación, en donde al menos una parte de la solución estéril se elimina del microorganismo cargado con metal.

En ciertas realizaciones, el separador comprende medios para separar el microorganismo cargado con metal por filtración, en donde al menos una parte de la solución estéril se elimina del microorganismo cargado con metal.

En ciertas realizaciones, los medios de recuperación incluyen un elemento para poner en contacto el microorganismo cargado con metal con una solución.

En ciertas realizaciones, los medios de recuperación incluyen un elemento para quemar el microorganismo cargado con metal para liberar el metal objetivo.

En ciertas realizaciones, el sistema incluye medios para pasar la solución acuosa rica del recipiente en (a) al recipiente en (b). En ciertas realizaciones, el recipiente usado en (a) puede ser el mismo que el usado en (b). En ciertas realizaciones, el sistema incluye medios para pasar la solución estéril que contiene un microorganismo cargado con metal del recipiente en (b) al separador en (c). En ciertas realizaciones, el sistema incluye medios para pasar el microorganismo cargado con metal en (c) a los medios de recuperación en (d).

En ciertas realizaciones, el separador comprende medios para separar por gravedad el microorganismo cargado con metal de la solución estéril y decantar al menos una parte de la solución estéril.

En ciertas realizaciones, el separador comprende al menos uno de:

medios para separar los microorganismos cargados con metal por centrifugación, en donde al menos una parte de la solución acuosa estéril se elimina del microorganismo cargado con metal;

En ciertas realizaciones, los medios de recuperación incluyen medios para poner en contacto el microorganismo cargado con metal con una solución.

En ciertas realizaciones, los medios de recuperación incluyen medios para quemar el microorganismo cargado con metal para liberar el metal objetivo.

Preferiblemente, el microorganismo es una alga o una bacteria. Preferiblemente, el microorganismo es una bacteria Gram-negativa o Gram-positiva. Preferiblemente, el microorganismo es del género Pseudomonas, Escherichia, Bacillus, Desulfovibrio, Plectonema, Cupriavidus, Clostridium o Delftia.

También puede decirse en general que la invención consiste en las partes, elementos y características a los que se hace referencia o se indican en la memoria descriptiva de la solicitud, individual o colectivamente, en cualquiera o todas las combinaciones de dos o más de dichas partes, elementos o características, y cuando se mencionen en el presente documento números enteros específicos que tengan equivalentes conocidos en la técnica a la que se refiere la invención, dichos equivalentes conocidos se consideran incorporados en el presente documento como si se expusieran individualmente.

Breve descripción de las figuras

Estos y otros aspectos de la presente invención, que deben considerarse en todos sus nuevos aspectos, resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción, que se proporciona solamente a modo de ejemplo, con referencia a las figuras adjuntas, en las que:

La Figura 1 representa un sistema configurado para recuperar metal objetivo de una solución acuosa rica.

La Figura 2 representa un sistema configurado para recuperar metal objetivo de un material de materia prima sólida.

Descripción detallada

Definiciones

La expresión “ metal objetivo” incluye tanto metal elemental como iones de un metal objetivo particular o una pluralidad de metales particulares. Se reconoce que un metal objetivo particular puede existir en diferentes estados iónicos (incluyendo forma elemental) o una pluralidad de estados iónicos en diferentes partes de los métodos o sistemas de la invención. El metal objetivo puede disolverse o disolverse parcialmente en las soluciones acuosas de la invención, ya sea como un ion (o iones), sales o una forma compleja o elemental o una combinación de los mismos. De manera similar, el metal objetivo puede existir en forma sólida ya sea como un ion (o iones), sales o una forma compleja o elemental o una combinación de los mismos según dicte el contexto.

La expresión “ solución acuosa rica” re refiere a una solución acuosa que contiene metal objetivo disuelto. En algunos casos extremos, una solución acuosa rica también puede contener al menos algún metal objetivo no disuelto.

La expresión “ solución estéril” se refiere a una solución acuosa que contiene una cantidad agotada de metal objetivo disuelto en comparación con la solución acuosa rica. Se reconoce que, en casos extremos, el metal objetivo puede estar completamente ausente en la solución estéril.

La expresión “ poner en contacto” se refiere al mezclado e interacción entre dos o más soluciones o sustancias. Un ejemplo de esto es el contacto entre una solución acuosa rica y un microorganismo. Un ejemplo adicional de esto es el contacto entre un lixiviante y un material de materia prima sólida.

Los términos “ biosorber” y “ biosorbente” y “ biosorción” y similares, cuando se usan en relación con los métodos y sistemas de la invención, se refieren a microorganismo o microorganismos que se usan para adsorber, sorber o absorber metal, o el proceso de adsorción, sorción o absorción de metal al microorganismo o microorganismos.

La expresión “ materia prima” se refiere al material de entrada que se está procesando.

La expresión “ material de materia prima sólida” se refiere a la naturaleza en estado sólido de diversas fuentes de metal que pueden ser la entrada para el procesamiento. Los ejemplos incluyen mineral de minería, relaves y desechos electrónicos.

El término “ microorganismo” se refiere a algas o bacterias u hongos o protoctistas o arqueas. Puede usarse en el sentido plural para una mezcla de microorganismos.

La expresión “ microorganismo cargado con metal” significa un microorganismo que ha biosorbido uno o más metales objetivo.

El término “ ppm” se refiere a partes por millón y se refiere a la concentración de un sustrato en comparación con otro sustrato. Se refiere a la relación en peso en peso entre los dos sustratos. Para una solución acuosa ppm y mg/l son aproximadamente equivalentes.

El término “ rcf” significa fuerza centrífuga relativa.

El término “ decantado” o “ decantar” o similares se refiere a la eliminación de la parte superior de la solución acuosa de una mezcla sólida/acuosa en la que se ha permitido que la fracción sólida se deposite.

El término “ lixiviante” se refiere a una solución acuosa que es capaz de disolver un metal objetivo en una forma acuosa.

La expresión “ residuos electrónicos” se refiere a los residuos electrónicos o a los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (habitualmente denominados WEEE).

Un “ sistema” comprende tuberías y otros elementos que normalmente se emplearían para permitir la extracción de metales de una materia prima. A modo de ejemplo, el “ sistema” puede incluir recipientes, conductos, bombas, válvulas de presión, intercambiadores de calor, filtros, instrumentación (sensores de presión, sensores de flujo, sensores de pH) y mezcladores tipo T (mezcladores estáticos).

Análisis

Si bien la siguiente descripción se centra en realizaciones particulares de la invención, a saber, la recuperación de oro de soluciones acuosas ricas o material de materia prima sólida, debe apreciarse que la invención puede ser aplicable a la producción de metales objetivo alternativos como será conocido por los expertos en la técnica a la que se refiere la invención.

Como se analizó anteriormente, los inventores han ideado métodos para recuperar metales de soluciones acuosas que contienen iones metálicos y/o materiales de materia prima sólida. En particular, la presente invención proporciona métodos para recuperar metales de soluciones acuosas de una manera que tenga una serie de ventajas de coste y ambientales sobre los métodos existentes.

La Figura 1 muestra una realización de la invención en la que un microorganismo se pone en contacto con una solución acuosa rica que contiene iones metálicos objetivo en el recipiente 1 de biosorción. La invención tiene una utilidad particular para concentrar corrientes diluidas de iones metálicos objetivo, por lo que en algunas realizaciones la solución acuosa rica contiene más de 1000 ppm, o más de 500 ppm, o más de 200 ppm, o más de 100 ppm, o más de 50 ppm, o más de 20 ppm, o más de 10 ppm, o más de 5 ppm, o más de 1 ppm del metal objetivo. Preferiblemente, la solución acuosa rica contiene entre aproximadamente 0,1 ppm a 1500 ppm, o entre aproximadamente 0,1 ppm a 1000 ppm, o entre aproximadamente 0,1 ppm a 500 ppm, o entre aproximadamente 0,1 ppm a 200 ppm, o entre aproximadamente 0,1 ppm a 100 ppm, o entre aproximadamente 0,1 ppm a 50 ppm, o entre aproximadamente 0,1 ppm a 20 ppm del metal objetivo. Preferiblemente, la solución acuosa rica contiene entre aproximadamente 0,5 ppm a 1500 ppm, o entre aproximadamente 0,5 ppm a 1000 ppm, o entre aproximadamente 0,5 ppm a 500 ppm, o entre aproximadamente 0,5 ppm a 200 ppm, o entre aproximadamente 0,5 ppm a 100 ppm, o entre aproximadamente 0,5 ppm a 50 ppm, o entre aproximadamente 0,5 ppm a 20 ppm del metal objetivo. Preferiblemente, la solución acuosa rica contiene entre aproximadamente 1 ppm a 1500 ppm, o entre aproximadamente 1 ppm a 1000 ppm, o entre aproximadamente 1 ppm a 500 ppm, o entre aproximadamente 1 ppm a 200 ppm, o entre aproximadamente 1 ppm a 100 ppm, o entre aproximadamente 1 ppm a 50 ppm, o entre aproximadamente 1 ppm a 20 ppm del metal objetivo.

De acuerdo con los métodos de la invención, en ciertas realizaciones, las soluciones lixiviantes que contienen iones metálicos objetivo sirven como una solución acuosa rica. A modo de ejemplo no limitativo, cuando el oro es el metal objetivo, se pueden encontrar ejemplos de condiciones adecuadas en Aylmore, Developments in Mineral Processing 15, págs 501-539 (2005).

Al entrar en contacto con la solución rica, el microorganismo biosorbe el metal objetivo durante un período de tiempo necesario para biosorber al menos el 50 % del metal objetivo. En realizaciones particulares, el microorganismo se pone en contacto con la acuosa rica de manera que al menos el 60 %, o al menos el 70 %, o al menos el 80 %, o al menos el 90 %, o al menos el 95 % del metal objetivo es biosorbido. El período de tiempo es preferiblemente, entre aproximadamente 0,5 y 48 horas, o entre aproximadamente 0,5 y 24 horas, o entre aproximadamente 0,5 y 12 horas, o entre aproximadamente 0,5 y 4 horas, o entre aproximadamente 1 y 3 horas.

En una realización particular preferida de la invención, el microorganismo biosorbe preferiblemente el metal objetivo sobre un metal o metales adicionales en la solución rica. El metal o metales adicionales se separan del metal objetivo en la etapa de separación mientras que el metal adicional permanece en la solución estéril. Los Ejemplos 7 y 8 muestran la naturaleza preferente de la etapa de biosorción. El factor de la biosorción preferente dependerá en parte de la relación de los metales en la solución rica, por ejemplo, si ya están en cantidades similares, la relación de masa puede no cambiar tanto como si hay un gran exceso de metal adicional. Sin embargo, preferiblemente, el microorganismo biosorbe preferiblemente el metal objetivo sobre el metal adicional en la etapa de biosorción de manera que la relación de masa del metal objetivo respecto a otro metal en la solución rica en comparación con la relación del metal objetivo del metal adicional biosorbido respecto al microorganismo aumenta en un factor de al menos 2, o al menos 3, o al menos 5, o al menos 8, o al menos 10, o al menos 20, o al menos 50, o al menos al 100, o al menos 200. El límite superior del aumento de la relación dependerá en parte de la relación de partida, pero puede ser de 1000 o superior. El metal objetivo es oro. Preferiblemente, el metal adicional se selecciona de uno o más de cobre y níquel.

Un número de microorganismos son capaces de biosorber iones metálicos. El microorganismo es preferiblemente un alga o una bacteria, preferiblemente una bacteria Gram-negativa o Gram-positiva, por ejemplo del género Pseudomonas, Escherichia, Bacillus, Desulfovibrío, Plectonema, Cupriavidus, Clostridium o Delftia. El microorganismo se selecciona preferiblemente de un entorno donde el metal objetivo se encuentra en una cantidad fisiológicamente relevante, por ejemplo, inferior a 0,5 ppm. Los ejemplos de microorganismos que son capaces de biosorber iones metálicos incluyen las bacterias Gram-negativas Pseudomonas aeruginosa y Escherichia coli, la bacteria Gram-positiva Bacillus subtilis, y los hongos Saccharomyces cerevisiae. Nancharaiah et al (Trends in Biotechnology 34, págs. 137-155 (2016), identifican la amplia gama de microorganismos que pueden emplearse para biosorber metales objetivo de acuerdo con los métodos de la invención. La mayoría de los eventos de biosorción son de naturaleza adsortiva (es decir, los iones metálicos se unen a la superficie de un microorganismo a través de la interacción pasiva con los restos de la pared celular o membrana), pero algunos son absortivos (es decir, los iones metálicos son internalizados activamente por un microorganismo).

En realizaciones particulares en donde el ion metálico objetivo es oro, se ha demostrado que microorganismos tales como las bacterias Gram-negativas Pseudomonas aeruginosa, P. putida y Desulfovirio desulfuricans, la bacteria Gram-positiva Bacillus subtilis y/o las algas Plectonema boryanum biosorben oro (Reith et al, International Society for Microbial Ecology Journal 1, págs. 567-584 (2007)). En ciertas realizaciones preferidas, el microorganismo se selecciona de entornos en los que el oro se encuentra en concentraciones fisiológicamente relevantes, tales como las bacterias Gram-negativas Cupriavidus metallidurans y Delftia acidovorans (Rea et al, FEMS Microbiology Ecology 92, págs. fiw082 (2016)). En otras realizaciones preferidas, el microorganismo se selecciona de los usados en otros procesos industriales, tales como la bacteria Gram-positiva Clostridium autoethanogenum (Abrini et al, Arch Microbiol 161, págs. 345-351 (1994)).

Cuando se usa en la invención, en lugar de en el entorno, el microorganismo es generalmente un monocultivo, o al menos una mezcla limitada de dos a cinco microorganismos. Además, en el entorno natural, el microorganismo generalmente solo está expuesto a niveles bajos del metal objetivo, por ejemplo, menos de 0,5 ppm. En realizaciones preferidas de la invención, la solución rica contiene cantidades relativamente altas de metal objetivo, por ejemplo, superiores a 0,5 ppm o superiores a 1 ppm. Por lo tanto, es sorprendente que el microorganismo aún tenga la capacidad de biosorber niveles más altos del metal objetivo. De manera adicional o alternativa, es sorprendente que el microorganismo sea capaz de biosorber el metal objetivo en períodos de tiempo relativamente cortos, por ejemplo, menos de 12 horas, incluso cuando el metal objetivo está en concentraciones bajas o más altas.

Los inventores han descubierto que Cupriavidus metallidurans (C. metallidurans) es particularmente útil en la presente invención cuando el oro es el metal objetivo. Los inventores han descubierto que C. metallidurans es relativamente fácil de cultivar, buena en la biosorción de oro y/o biosorbe el metal objetivo con relativa rapidez y/o es buena para biosorber preferiblemente oro (véanse el Ejemplo 7 y 8) y/o es relativamente tolerante a la presencia de otros metales en la solución rica.

En realizaciones particulares en donde el ion metálico objetivo es oro, y la solución acuosa rica es una solución a base de cloruro, C. metallidurans puede usarse para biosorber el complejo oro-tiosulfato, o el aurocianuro, o cloroaurato, respectivamente (Reith et al, PNAS 106, págs. 17757-17762 (2009); Etschmann et al, Chemical Geology 438, págs. 103-111 (2016)).

Tras la biosorción al menos parcial del ion metálico objetivo, la solución se convierte en una solución estéril, en donde la solución estéril contiene menos del metal objetivo que la solución rica. En realizaciones particulares, la solución estéril contiene menos de 0,1 ppm o menos de 1 ppm, o menos de 2 ppm, o menos de 5 ppm, o menos de 10 ppm, o menos de 20 ppm, o menos de 50 ppm, o menos de 100 ppm del metal objetivo. Preferiblemente, la solución estéril contiene entre aproximadamente 0,001 y 100 ppm, o entre aproximadamente 0,001 y 50 ppm, o entre aproximadamente 0,001 y 50 ppm, o entre aproximadamente 0,01 y 50 ppm del metal objetivo. En realizaciones particulares, la solución acuosa rica contiene al menos 10 veces más metal objetivo que solución estéril. Preferiblemente, la solución acuosa rica contiene al menos 20 veces, o al menos 40 veces, o al menos 45 veces, o al menos 50 veces más metal objetivo que solución estéril.

Se reconoce que el microorganismo puede cultivarse en un recipiente o recipientes separados por cualquier método familiar por los expertos en la técnica antes de ponerse en contacto con la solución acuosa rica en el recipiente 1 de biosorción. A modo de ejemplo, un microorganismo se puede cultivar en un biorreactor (no se muestra) que contiene medios de crecimiento adecuados y se transfiere al recipiente 1 de biosorción. El microorganismo puede concentrarse antes de la transferencia o pasar directamente sin más concentración. En ciertas realizaciones, el microorganismo se concentra mediante separación por gravedad y se transfiere al recipiente 1 de biosorción como una suspensión concentrada de microorganismo en un volumen mínimo de medio de crecimiento. En una realización relacionada, la suspensión concentrada de microorganismo puede lavarse en otra solución antes de pasar al recipiente 1 de biosorción.

En ciertas realizaciones, el microorganismo se cultiva en medio líquido rico (p. ej., caldo de nutrientes o caldo tríptico de soja) hasta que se alcanza la fase media logarítmica o estacionaria de crecimiento.

Con referencia a la Figura 1, tras la biosorción al menos parcial del metal objetivo, el microorganismo cargado con metal se separa de la solución estéril en el módulo 3 de separación. Se prevé que la parte inicial de la etapa de separación pueda tener lugar en el mismo recipiente que la etapa de biosorción, en donde simplemente se permite que el microorganismo cargado con metal se concentre mediante separación por gravedad. En otras realizaciones, el microorganismo cargado con metal y la solución estéril se pasan a un módulo 3 de separación a través de medios 2 de conducto para su separación. Los ejemplos de medios para separar un microorganismo de una solución estéril serán familiares para los expertos en la técnica. Sin embargo, a modo de ejemplo, el microorganismo cargado con metal puede separarse mediante separación por gravedad, centrifugación, filtración o una combinación de los mismos de manera que, en cada caso, la solución estéril se elimina del microorganismo cargado con metal.

Por separación sustancial se entiende la separación física de al menos una parte de la solución estéril del microorganismo cargado con metal. Separar físicamente se refiere a tenerlos en lugares separados que no se toquen, por ejemplo, recipientes separados en lugar de capas que se toquen dentro del mismo recipiente.

En realizaciones particulares, el microorganismo cargado con metal se separa por gravedad de la solución estéril durante un período de tiempo en el recipiente 1 de biosorción o en el módulo 3 de separación. Después de la separación por gravedad, al menos una parte de la solución estéril puede decantarse, sifonarse o eliminarse de otro modo dejando el microorganismo cargado con metal concentrado para que pueda pasar al módulo 5 de recuperación a fin de llevar a cabo la etapa de recuperación.

En ciertas realizaciones, la etapa de separación comprende separación por gravedad del microorganismo cargado con metal de la disolución estéril, en donde se elimina al menos el 50 % de la disolución estéril. Preferiblemente, se elimina al menos el 60 %, o al menos el 70 %, o al menos el 80 %, o al menos el 90 %, o al menos el 95 % de la solución estéril. A modo de ejemplo, una solución del microorganismo se puede dejar sedimentar por gravedad durante hasta 2 horas, o hasta 6 horas, o hasta 12 horas, o hasta 24 horas, o hasta 48 horas, o hasta 72 horas antes de eliminar la solución estéril.

En una realización alternativa, el microorganismo cargado con metal se puede separar de la solución estéril en el módulo 3 de separación mediante centrifugación y eliminación de la solución estéril. Aquellos familiarizados con la técnica reconocerán las condiciones adecuadas y el equipo necesario para separar la solución estéril del microorganismo cargado con metal, que tras la separación puede pasar al módulo 5 de recuperación a través de los medios 4 de conducto.

En ciertas realizaciones, la etapa de separación comprende separar el microorganismo cargado con metal por centrifugación, en donde durante la centrifugación al menos el 50 % de la solución acuosa estéril se elimina del microorganismo cargado con metal. Preferiblemente, se elimina al menos el 60 %, o al menos el 70 %, o al menos el 80 %, o al menos el 90 %, o al menos el 95 % de la solución estéril durante la centrifugación.

Los expertos en la técnica reconocerán que el funcionamiento de una centrífuga dependerá de los volúmenes de líquido tratados y de la velocidad de separación requerida. También hay varios sistemas de centrífuga que pueden emplearse con los métodos y sistemas de la invención incluyendo una centrifugación de flujo continuo o un dispositivo centrífugo decantador adecuado.

En una realización adicional, el microorganismo cargado con metal se puede separar de la solución estéril en el módulo 3 de separación por filtración. Aquellos familiarizados con la técnica reconocerán las condiciones adecuadas y el equipo necesario para separar la solución estéril del microorganismo cargado con metal, que tras la separación puede pasar al módulo 5 de recuperación a través de los medios 4 de conducto.

En ciertas realizaciones, la etapa de separación comprende separar el microorganismo cargado con metal por filtración, en donde durante la filtración al menos el 50 % de la solución estéril se elimina del microorganismo cargado con metal. Preferiblemente al menos el 60 %, o al menos el 70 %, o al menos el 80 %, o al menos el 90 %, o al menos el 95 % de la solución estéril se elimina durante la filtración.

Como ejemplo, las soluciones que contienen el microorganismo cargado con metal pueden filtrarse al vacío a través de filtros con un tamaño de poro de aproximadamente 0,45 μm o aproximadamente 0,65 μm o aproximadamente 0,8 μm o aproximadamente 1 μm para eliminar la solución estéril. Como otro ejemplo, se puede usar un dispositivo de filtración de flujo cruzado o un dispositivo biorreactor de membrana para eliminar la solución estéril.

La etapa de separación es importante por varias razones. La etapa de separación elimina los microorganismos cargados con metal y, por lo tanto, el metal, de los otros componentes en la solución rica. Los otros componentes en la solución rica pueden ser tóxicos o corrosivos, tales como cianuro o ácidos. La etapa de separación también permite la concentración del metal objetivo. Después de la etapa de separación, los microorganismos cargados con metal secos incluyen preferiblemente más de 100 ppm, o más de 200 ppm, o más de 500 ppm o más de 1000 ppm o más de 3000 ppm del metal objetivo. Además, los inventores han mostrado factores de concentración significativos del metal objetivo de la solución rica en el microorganismo separado. El factor de concentración del metal objetivo de la solución acuosa rica en el microorganismo (es decir, el número de veces de metal objetivo más concentrado en el microorganismo sobre la solución rica) es superior a 5 o superior a 10, o superior a 20, o superior a 50, o superior a 100, o superior a 900. Por ejemplo, el Ejemplo 1 muestra un factor de concentración del metal objetivo de la solución rica en el microorganismo de 990. Se estima que la biomasa de microorganismos húmedos es cinco veces mayor que la de su masa seca, es decir, la masa seca es ~20 % de masa húmeda (Luria, The Bacteria, vol. 1. Academic Press, Inc., Nueva York, págs. 1-34 (1960). De ello se deduce que los factores de concentración de metales calculados para la biomasa del microorganismo en húmedo, como los usados en los Ejemplos 1 y 5, pueden multiplicarse por cinco para estimar los factores de concentración del microorganismo seco. El secado del microorganismo se ejemplifica en el Ejemplo 8. Esta concentración es importante ya que, por ejemplo, aunque los lixiviantes se usan en hidrometalurgia para extraer metal, éste debe recuperarse del lixiviante.

En algunos casos, la etapa de separación también puede permitir la separación selectiva y/o la concentración de metales, por ejemplo, el Ejemplo 7 demuestra la biosorción preferente y, a continuación, la separación y/o concentración de oro del cobre. El oro se biosorbe de manera selectiva en los microorganismos, de modo que en la etapa de separación el oro que es biosorbido en el microorganismo se separa del cobre en la solución estéril.

Aquellos familiarizados con la técnica reconocerán medios de recuperación adecuados para recuperar el metal objetivo del microorganismo cargado con metal en el módulo 5 de recuperación. Sin embargo, a modo de ejemplo no limitante, el metal puede desorberse del microorganismo cargado con metal al alterar las condiciones del microorganismo. Por ejemplo, en ciertas realizaciones de la invención, el metal puede desorberse del microorganismo cargado con metal alterando el pH del microorganismo, por ejemplo, poniendo en contacto los microorganismos con una solución que contiene un ácido o una base. En tal realización, el microorganismo se pondría en contacto con un líquido con un pH particular para provocar la desorción del metal objetivo en el líquido. En realizaciones particulares, el pH del líquido en contacto es un pH más alto que la solución estéril mientras que en otras realizaciones el pH es menor, dependiendo de las características del sistema.

A modo de ejemplo, las condiciones pueden ser de pH inferior a 5, o pH inferior a 4, o pH inferior a 3, o pH inferior a 2. A modo de ejemplo adicional, las condiciones pueden ser de un pH superior a 8, o un pH superior a 9, o un pH superior a 10, o un pH superior a 11, o un pH superior a 12.

En una realización alternativa, el microorganismo cargado con metal puede ponerse en contacto con un líquido que contiene un compuesto para provocar la desorción del metal objetivo en el líquido. A modo de ejemplo, la cisteína acuosa puede usarse en ciertas realizaciones para provocar la desorción del metal objetivo. En ciertas realizaciones en donde el metal objetivo es oro, aproximadamente 0,3 mM, o aproximadamente 1 mM, o aproximadamente 10 mM, o aproximadamente 30 mM, o aproximadamente 60 mM de soluciones de cisteína pueden ponerse en contacto con el microorganismo cargado con metal (Kenney et al, Geochimica et Cosmochimica Acta 82, págs. 51 60 (2012)). En una realización relacionada, se pueden usar tiosulfato acuoso, tiourea, tiocianato, cianuro u otros ligandos de tiol para provocar la desorción de oro del microorganismo. Como se muestra en el Ejemplo 10, el gas de cloro se puede usar para alterar las condiciones. De manera adicional o alternativa, pueden usarse otras condiciones, como un cambio en el potencial de oxidación-reducción o la temperatura, para promover la desorción del metal objetivo.

Las soluciones concentradas pueden someterse acto seguido a procedimientos de separación y purificación tales como precipitación de impurezas, extracción con disolvente, adsorción e intercambio de iones para aislar y/o concentrar adicionalmente el metal objetivo. Posteriormente, las soluciones pueden ser tratadas mediante un proceso de electroafino, reducción química o cristalización para la recuperación de metal objetivo u otros métodos que los expertos en la técnica tendrán conocimiento.

En una realización alternativa, el microorganismo cargado con metal separado puede secarse y quemarse para recuperar el metal objetivo, que puede separarse de la ceniza mediante el uso de técnicas convencionales de pirometalurgia o hidrometalurgia conocidas por los expertos en la técnica (Hennebel et al, New Biotechnology 32, págs. 121-127 (2015)).

Resultará evidente que la etapa de recuperación puede recuperar el metal objetivo en forma metálica o iónica. Por lo tanto, la referencia a la recuperación del metal objetivo debe entenderse que incluye la recuperación de metal metálico o iones metálicos.

En realizaciones particulares de los métodos y sistemas de la invención, el metal objetivo es oro. En tales realizaciones, el microorganismo cargado con oro separado puede secarse a temperatura ambiente o a 30 °C o 50 °C para minimizar el contenido de agua y luego incinerarse, por ejemplo, mediante soplete de gas, lentamente para minimizar la pérdida de cenizas generada. Esta ceniza se puede a continuación tratar con ácido nítrico para solubilizar metales básicos, filtrarse y el residuo que contiene oro tratado con agua regia (1 parte de ácido nítrico a 3 partes de ácido clorhídrico) para generar una solución de ácido cloroáurico. En una realización relacionada, el microorganismo cargado con oro puede someterse directamente al tratamiento ácido mencionado anteriormente sin requerir una incineración previa. El oro puede precipitarse y fundirse a partir del ácido cloroáurico usando métodos conocidos por los expertos en la técnica.

Con referencia a la Figura 2, un metal objetivo puede disolverse selectivamente a partir de un material de materia prima sólida en el recipiente 6 de disolución, al ponerse en contacto con un lixiviante apropiado. Los expertos en la técnica apreciarán los lixiviantes adecuados para disolver selectivamente metales objetivo particulares. A modo de ejemplo no limitante, cuando el oro es el metal objetivo, el lixiviante puede seleccionarse de una solución a base de tiourea, o una solución a base de tiosulfato, o una solución a base de tiocianato, o una solución a base de cianuro, o una solución a base de halógeno, o una solución a base de agua regia, y ejemplos de condiciones adecuadas pueden encontrarse en Aylmore, Developments in Mineral Processing 15, págs. 501-539 (2005).

En realizaciones particulares, el material de materia prima sólida se pone en contacto con el lixiviante durante un período de tiempo necesario para disolver al menos el 50 % del metal objetivo, o al menos el 60 % del metal objetivo, o al menos el 70 % del metal objetivo, o al menos el 80 % del metal objetivo, o al menos el 90 % del metal objetivo, o al menos el 95 % del metal objetivo para producir una solución acuosa rica. En realizaciones particulares, puede ser necesario calentar lentamente la mezcla de materia prima sólida/lixiviante a más de 30 °C o más de 40 °C o más de 50 °C para facilitar la disolución. De manera similar, la mezcla puede agitarse, someterse a ultrasonidos, vibrar o tratarse de otro modo para facilitar la disolución.

El material de materia prima sólida puede ser cualquier material que comprenda objetivo. A modo de ejemplo, el material de materia prima sólida puede comprender mineral metálico, arenas, arcillas, residuos o materiales de desecho que portan el metal objetivo. A modo de ejemplo no limitativo, en ciertas realizaciones de la invención en donde el metal objetivo es oro, el material de materia prima sólida es mineral de oro extraído del proceso de minería de oro o placas de circuito impreso de residuos electrónicos. En ciertas realizaciones, el material de materia prima sólida puede estar al menos parcial o completamente molido antes de ponerse en contacto con el lixiviante. Sin embargo, esto puede no ser siempre necesario en todos los casos, como en las realizaciones donde el metal objetivo está recubierto superficialmente en el material de materia prima sólida.

En ciertas realizaciones, el material de materia prima sólida comprende un material sólido que comprende menos del 5 %, o menos del 1 %, o menos del 0,1 %, o menos del 0,01 %, o menos del 0,001 %, o menos del 0,0001 % del metal objetivo. En realizaciones particulares, el metal objetivo es oro.

En ciertas realizaciones en donde el material de materia prima sólida es mineral de oro u oro de residuos electrónicos, el lixiviante puede seleccionarse de una solución a base de tiourea, o una solución a base de tiosulfato, o una solución a base de tiocianato, o una solución a base de cianuro, o una solución a base de halógenos, o una solución a base de agua regia, y ejemplos de condiciones adecuadas pueden encontrarse en Aylmore, Developments in Mineral Processing 15, págs. 501-539 (2005).

Con referencia a la Figura 2, tras la disolución al menos parcial del metal objetivo en el lixiviante en el recipiente 6 de disolución, la solución acuosa rica se pasa al recipiente 1 de biosorción a través del medio 7 de conducto, en donde se puede completar el proceso de biosorción-separación anteriormente descrito. Los expertos en la materia reconocerán el recipiente 6 de disolución y el recipiente 1 de biosorción pueden ser el mismo recipiente o diferentes recipientes dependiendo de los métodos y condiciones usados. En realizaciones particulares de la invención, el recipiente 6 de disolución y el recipiente 1 de biosorción son recipientes separados.

A menos que se indique lo contrario, el orden de las etapas descritas en los métodos descritos en el presente documento es muy preferido y ha sido optimizado mediante ensayos realizados por los inventores para garantizar que el proceso proporcione un rendimiento eficiente y un método de recuperación económicamente viable.

Ejemplos

Ejemplo 1 Biosorción de oro disuelto en agua regia (no de acuerdo con la invención)

Materiales y métodos:

Los cultivos de microorganismos se cultivaron en condiciones asépticas, pero el procesamiento posterior se llevó a cabo usando soluciones y equipos no estériles.

1. Se inocularon 25 ml de caldo nutritivo (0,5 % de peptona, 0,3 % de extracto de levadura) con la cepa de Cupriavidus metallidurans CH34 (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH n.° 2839) y se cultivaron durante al menos 16 horas hasta una fase estacionaria a 30 °C, ~200 rpm.

2. El cultivo se centrifugó a 3.100 rcf durante 15 minutos, el sobrenadante se desechó y el sedimento (~0,1 g) se volvió a suspender en 30 ml de perclorato de sodio 0,1 M para su lavado. Esta etapa de centrífuga/lavado se repitió de nuevo con un volumen de 10 ml.

3. El cultivo se centrifugó de nuevo como anteriormente, el sobrenadante se desechó y el sedimento se volvió a suspender en 25 ml de perclorato de sodio 0,1 M, 25 μM de ácido cloroáurico (~5 ppm de Au), pH 4 (ajustado con hidróxido de sodio) (solución rica). El pH de la mezcla de oro/microorganismo se verificó y se ajustó a 4,0-4,5 usando hidróxido de sodio o ácido clorhídrico según fuera necesario.

4. La mezcla de oro/microorganismo se incubó a temperatura ambiente durante 2 horas. Para mantener el microorganismo en suspensión, la mezcla se agitó suavemente en un agitador orbital durante todo el proceso.

5. La mezcla se centrifugó según la etapa 2, se desechó el sobrenadante (solución estéril) y se almacenó el sedimento a 4 °C.

6. El sedimento (sedimento de biosorción) de la etapa 5 (aproximadamente 100 μl de volumen) se volvió a suspender en 100 ml de agua, se añadió 1 ml de ácido nítrico al 70 % y seguidamente se analizó el contenido total de oro mediante espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (servicio ofrecido por Watercare Services Ltd, Auckland, Nueva Zelanda).

Resultados:

Al final del período de biosorción (etapa 4), se comprobó el pH de la mezcla, que resultó estar entre 4,5 y 5,0.

El contenido total de oro se indicó como mg/l en función del volumen sometido a análisis, y se usó para calcular la cantidad biosorbida y el rendimiento de biosorción (Tabla 1). Se estimó la precisión del contenido total de oro con una varianza del 15-20 %.

Tabla 1

En función de la cantidad de oro biosorbido, la solución rica contenía aproximadamente 4 veces más metal objetivo (oro) que la solución estéril.

Usando los datos en la Tabla 1, la concentración de oro que queda en el sobrenadante estéril se calculó de nuevo para que fuese ~1 ppm ([0,125 mg-0,099 mg]/0,025 l). El factor de concentración del proceso de biosorción también se calculó usando el volumen de sedimento de biosorción original de ~100 μl (Tabla 2), es decir, el aumento en la concentración de Au de la solución rica en el sedimento de biosorción (microorganismo húmedo). Se estima que la biomasa de microorganismos húmedos es cinco veces mayor que la de su masa seca, es decir, la masa seca es ~20 % de masa húmeda (Luria, The Bacteria, vol. 1. Academic Press, Inc., Nueva York, págs. 1-34 (1960). Por lo tanto, esto se aproxima a un factor de concentración para Au de aproximadamente 990 de la solución rica en un microorganismo seco.

Tabla 2

Ejemplo 2 Biosorción y desorción de cloruro de oro

Materiales y métodos:

1. Se inocularon 600 ml de caldo tríptico de soja (1,7 % de triptona, 0,3 % de soytone, 0,25 % de glucosa, 0,5 % de cloruro de sodio, 0,25 % de fosfato de dipotasio) con la cepa Bacillus subtilis (Ehrenberg 1835) Cohn 1872 (Landcare Research New Zealand Ltd n.° 20567) o la cepa Pseudomonas putida (Trevisan 1889) Migula (Landcare Research New Zealand Ltd n.° 15057) y se cultivaron durante al menos 16 horas hasta la fase estacionaria a 30 °C, ~200 rpm.

2. Cada cultivo se centrifugó a 2.500 rcf durante 10 minutos, el sobrenadante se desechó y el sedimento se volvió a suspender en 300 ml de agua. Esta etapa de centrífuga/lavado se repitió una segunda vez.

3. Cada cultivo se centrifugó de nuevo como se ha indicado anteriormente, se desechó el sobrenadante y el sedimento se volvió a suspender en 20 ml de perclorato sódico 0,1 M. Esta etapa de centrífuga/lavado se repitió una segunda vez.

4. Cada cultivo se centrifugó de nuevo como se ha indicado anteriormente, se desechó el sobrenadante y se ponderó la masa húmeda del sedimento. Cada sedimento se volvió a suspender en perclorato sódico 0,1 M para dar una concentración de 250 g/l.

5. A 117,5 ml de 25 μM de ácido cloroaúrico (~5 ppm de Au), pH 4 (ajustado con hidróxido sódico) (solución rica), se añadieron 2,4 ml de 250 g/l de solución de microorganismo para obtener una concentración final de ~5 g/l de microorganismo en 120 ml. Esto se realizó por separado tanto para B subtilis como P. putida. El pH de la mezcla de oro/microorganismo se verificó y se ajustó a 3,0-4,0 usando hidróxido de sodio o ácido clorhídrico según fuera necesario.

6. Cada mezcla de oro/microorganismo se incubó a 30 °C durante 2 horas. Para mantener el microorganismo en suspensión, cada mezcla se agitó suavemente en un agitador orbital durante todo el proceso.

7. Cada mezcla se centrifugó según la etapa 2, y el sobrenadante se decantó (solución estéril) y se almacenó a 4 °C.

8. Cada sedimento se volvió a suspender en 7 ml de sobrenadante, se añadieron 0,11 g de clorhidrato de L-cisteína monohidratado y el pH se ajustó con NaOH 1 M a 7,9-8,1. Cada mezcla se cubrió con sobrenadante hasta un volumen final de 10 ml, dando una concentración de cisteína de ~62 mM.

9. Cada mezcla de cisteína/oro/microorganismo se incubó a 30 °C durante 2 horas según la etapa 6.

10. Cada mezcla se centrifugó según la etapa 2 y el sobrenadante se decantó. Tanto el sobrenadante como el sedimento se almacenaron a 4 °C.

11. Se analizó el contenido total de oro de las siguientes muestras de B. subtilis y P. putida mediante espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (servicio ofrecido por Watercare Services Ltd, Auckland, Nueva Zelanda): a. Sobrenadante estéril (etapa 7): Se añadieron 100 ml con 1 ml de ácido nítrico al 70 %.

b. Sobrenadante de desorción (etapa 10): Se completaron 7 ml hasta 100 ml con agua (dilución ~14,3x), se añadió 1 ml de ácido nítrico al 70 %.

Resultados:

La masa húmeda del sedimento lavado de 600 ml de cultivo de B. subtilis era de 3 g, por lo que se volvió a suspender en 12 ml de perclorato sódico 0,1 M para obtener una concentración de 250 g/l; para P. putida, la masa y la resuspensión fueron 2,6 g y 10,4 ml, respectivamente.

Al final del período de biosorción (etapa 6), se verificó el pH de cada mezcla, que resultó estar entre 3,0-4,0.

El contenido total de oro se indicó como mg/l en función del volumen sometido a análisis, y se usó para calcular la cantidad biosorbida o desorbida, y el rendimiento en comparación con la masa de entrada de oro (Tabla 3). Se estimó la precisión del contenido total de oro con una varianza del 15-20 %.

Tabla 3

En el caso de B. subtilis, la solución rica contenía aproximadamente 49 veces más metal objetivo que la solución estéril. En el caso de P. putida, la solución rica contenía aproximadamente 16 veces más metal que la solución estéril. Los resultados de la Tabla 3 muestran que tanto B. subtilis como P. putida biosorbían más del 90 % del oro de la solución rica. Tras la etapa de recuperación (etapas 8-10), se observó que P. putida desorbía fácilmente el oro usando condiciones de cisteína. B. subtilis liberó el oro con menos facilidad en condiciones de cisteína, aunque se cree que podrían usarse otras condiciones para aumentar la tasa de recuperación si fuera necesario.

Usando estos resultados, se calculó el factor de concentración del proceso de biosorción usando el volumen de sobrenadante de desorción de 10 ml (Tabla 4). En este Ejemplo, el factor de concentración es el cambio en la concentración de la solución rica en el Au recuperado (es decir, el sobrenadante de desorción). El valor más bajo para B. subtilis se debe a la menor tasa de desorción analizada anteriormente, más que a la etapa de biosorción. Tabla 4

Ejemplo 3: Lixiviantes disolventes de oro (no de acuerdo con la invención)

Materiales y métodos:

Se obtuvo una muestra de mineral de cuarzo aurífero (molido a un tamaño de partícula <100 μm), con un contenido de ~16 ppm de Au y ~260 ppm de Ag, de una explotación minera de la región de Coromandel, Nueva Zelanda. Se recogieron placas de circuitos impresos de ordenadores de sobremesa desechados y se cortaron de las placas secciones con clavijas de conectores enchapadas en oro, que se usaron como materia prima modelo de residuos electrónicos.

1. Se prepararon soluciones lixiviantes para oro según lo siguiente:

a. Lixiviante a base de tiosulfato: tiosulfato de sodio pentahidratado 0,2 M, amoniaco 0,4 M, sulfato de cobre pentahidratado 12 mM; pH ajustado a 9,5-10,0 usando ácido sulfúrico 1 M.

b. Lixiviante a base de tiourea: tiourea 0,13 M, cloruro de hierro (III) 5 mM; pH ajustado a 1,0-1,5 usando ácido sulfúrico 1 M.

2. En frascos de vidrio de fondo plano de 500 ml separados para cada combinación de materia prima/lixiviante, se añadieron 100 ml de lixiviante a cada una de las siguientes materias primas de oro:

a. 2 a 20 mg de polvo de oro

b. 25 g de mineral molido (que contiene ~0,4 mg de Au)

c. Dos secciones de clavijas enchapadas en oro de ~0,5 cm23de residuos electrónicos

3. Las reacciones se incubaron a 30 °C, ~100 rpm durante 20 horas. Las tapas de los frascos se mantuvieron sueltas para permitir el intercambio de aire.

4. Se dejaron reposar las reacciones (para que sedimentaran los sólidos de mineral molido) y se decantó el lixiviante rico. Se analizaron las siguientes muestras para determinar el contenido total de oro mediante espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (servicio ofrecido por Watercare Services Ltd, Auckland, Nueva Zelanda): a. polvo de oro (lixiviante a base de tiosulfato): Se completaron 20 ml hasta 100 ml con agua (2x dilución), se añadió 1 ml de ácido nítrico al 70 %.

b. Polvo de oro (lixiviante a base de tiourea): Se completaron 10 ml hasta 100 ml con agua (2x dilución), se añadió 1 ml de ácido nítrico al 70 %.

c. Mineral molido (lixiviante a base de tiosulfato): Se completaron 50 ml hasta 100 ml con agua (2x dilución), se añadió 1 ml de ácido nítrico al 70 %.

d. Mineral molido (lixiviante a base de tiourea): Se completaron 50 ml hasta 100 ml con agua (2x dilución), se añadió 1 ml de ácido nítrico al 70 %.

e. residuos electrónicos (lixiviante a base de tiosulfato): Se completaron 50 ml hasta 100 ml con agua (2x dilución), se añadió 1 ml de ácido nítrico al 70 %.

Resultados:

Para el lixiviante a base de tiosulfato, se midió que el potencial de oxidación-reducción inicial se situaba entre 230 y 260 mV (con respecto a un electrodo de hidrógeno estándar); al final de la lixiviación, se situaba entre 160 y 180 mV. Para el lixiviante a base de tiourea, estos valores se situaron entre 360-400 mV y 340-370 mV respectivamente. El color inicial del lixiviante a base de tiosulfato era azul claro, cambiando a azul oscuro al final de la lixiviación. El color inicial del lixiviante a base de tiourea era naranja pálido, cambiando a incoloro al final de la lixiviación (con formación de precipitado blanco).

Se pudo observar la disolución del polvo de oro en el lixiviante; en el caso del mineral molido, no se observó ningún cambio aparente; mientras que en el caso de los residuos electrónicos se pudo observar decoloración y disolución del dorado. Los residuos electrónicos no se sometieron a ensayo con el lixiviante a base de tiourea, aunque no hay razón para creer que no darían un resultado similar al de las otras materias primas enumeradas. El contenido total de oro se indicó como mg/L en función del volumen sometido a análisis y se usó para calcular la cantidad lixiviada de la materia prima y el rendimiento en comparación con la masa de entrada de oro cuando proceda (Tabla 5). Se estimó la precisión del contenido total de oro con una varianza del 15-20 %.

Tabla 5

Ejemplo 4: Lixiviante de cloro

Materiales y métodos:

Como materia prima modelo de los residuos electrónicos, se recogieron placas de circuitos impresos de ordenadores de sobremesa desechados y se cortaron de las placas secciones con clavijas de conectores enchapadas en oro. 1. Se colocaron cinco secciones de clavijas enchapadas de oro de ~1 cm12 de residuos electrónicos (1,21 g de masa total) en un matraz de reacción de fondo plano y se añadieron 100 ml de agua. El matraz se colocó en una placa de agitación magnética y se añadió una pulga de agitación. La agitación se realizó a una velocidad adecuada para mantener los residuos electrónicos en movimiento alrededor del matraz.

2. Se inyectó lentamente gas cloro en el líquido de reacción para formar un lixiviante a base de cloro.

a. El gas cloro se generó por goteo de 12 ml de ácido clorhídrico al 32 % sobre 3 g de permanganato potásico en un matraz separado a 9 ml/hora usando una bomba de jeringa.

b. El exceso de gas de cloro del matraz de reacción de residuos electrónicos se dejó escapar mediante rociado en 50 ml de una solución de tiosulfato de sodio pentahidratado 7 mM con el fin de neutralización.

3. Transcurridas 7 horas, se observó que la reacción se había completado, y el lixiviante rico se decantó en un matraz separado.

4. Se enviaron 5 ml del lixiviante rico para analizar el contenido total de oro mediante espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (servicio ofrecido por University of Auckland Mass Spectrometry Centre, Auckland, Nueva Zelanda).

Resultados:

El contenido total de oro se indicó como mg/l en función del volumen sometido a análisis, y se usó para calcular la cantidad lixiviada de la materia prima (Tabla 6). Se estimó la precisión del contenido total de oro con una varianza del 15-20 %. Tabla 6

Si bien la cantidad de oro lixiviado de la materia prima es relativamente baja como porcentaje de toda la masa total de los residuos electrónicos, esto refleja la cantidad de oro disponible para la lixiviación; el 0,8 % equivale a 8.000 ppm en una base masa, lo que constituye una concentración elevada para los expertos en la materia. Ejemplo 5: Biosorción de la solución de cloro

Materiales y métodos:

Se generó lixiviante a base de cloro que era rica con oro de una materia prima de residuos electrónicos según el Ejemplo 4.

1. Se cultivaron 25 ml de la cepa Cupriavidus metallidurans CH34 según el Ejemplo 1.

2. El cultivo se centrifugó a 4000 rcf durante 12 minutos, el sobrenadante se desechó y el sedimento (~0,1 g) se volvió a suspender en 30 ml de solución salina al 0,85 % para lavar. Esta etapa de centrífuga/lavado se repitió una segunda vez.

3. El cultivo se centrifugó de nuevo como se ha indicado anteriormente y se desechó el sobrenadante.

4. Se rociaron suavemente con aire 30 ml de lixiviante a base de cloro rico con oro procedente de una materia prima de residuos electrónicos (~95 ppm de Au) durante 45 minutos para expulsar el gas cloro restante, y se ajustó el pH a 4,5-5,0 con hidróxido sódico. Esta solución se usó después para volver a suspender el sedimento de microorganismo de la etapa 3.

5. La mezcla de oro/microorganismo se incubó a temperatura ambiente durante 22 horas. Para mantener el microorganismo en suspensión, la mezcla se agitó suavemente en un agitador orbital durante todo el proceso.

6. La mezcla se centrifugó según la etapa 2, y el sobrenadante se decantó y se almacenó a 4 °C. El sedimento se volvió a suspender en 30 ml de agua para lavar y se centrifugó según la etapa 2.

7. El sobrenadante se desechó y el sedimento se volvió a suspender en 2 ml de agua. Este se almacenó a 4 °C.

8. Las siguientes muestras se analizaron para determinar el contenido total de oro mediante espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (servicio ofrecido por University of Auckland Mass Spectrometry Centre, Auckland, Nueva Zelanda):

a. Sobrenadante estéril (etapa 6): 5 ml.

b. Sedimento de biosorción (etapa 7): 1 ml.

Resultados:

El contenido total de oro se indicó como mg/l en función del volumen sometido a análisis, y se usó para calcular la cantidad de biosorbida y el rendimiento de biosorción (Tabla 7). Se estimó la precisión del contenido total de oro con una varianza del 15-20 %.

Tabla 7

La solución rica contenía aproximadamente 2 veces más metal objetivo que la disolución estéril. Usando estos resultados, se calculó el factor de concentración del proceso de biosorción (Tabla 8), es decir, el aumento de la concentración de Au de la solución rica en el sedimento de biosorción en húmedo. Esto se aproxima a un factor de concentración de aproximadamente 34,5 para el Au de la solución rica en biomasa seca.

Tabla 8

Ejemplo 6: Separación de microorganismo cargado de soluciones estériles

Materiales y métodos:

Como ejemplo, se prepararon mezclas de oro/microorganismo según el Ejemplo 6.

1. Para separar el microorganismo cargado con oro de la solución lixiviante estéril, las muestras se procesaron mediante centrifugación o filtración:

a. Centrifugación: las mezclas se centrifugaron de 3.000 a 8.000 rcf durante al menos 10 minutos, y el sobrenadante de lixiviante estéril se decantó del sedimento de microorganismos cargados con oro. Para el lavado, el sedimento se volvió a suspender en un volumen de solución de lavado y posteriormente se recuperó a través de otra etapa de centrifugación. b. Filtración: las mezclas se aplicaron a filtros de PVDF de 0,45 μm bajo un vacío de ~20 cm Hg durante varios minutos hasta que todo el líquido hubiera pasado. El filtrado era un lixiviante estéril, y el residuo el microorganismo cargado con oro. Para el lavado, se añadió un volumen de solución de lavado al residuo y se filtró al vacío. El residuo se recuperó lavando el filtro en un tubo Falcon de 50 ml con un volumen de solución de lavado hasta que se volvió a suspender el microorganismo cargado con oro, y posteriormente se desechó el filtro.

Resultados:

Tanto la centrifugación como la filtración sirvieron adecuadamente para separar la solución lixiviante estéril del microorganismo cargado con oro.

Ejemplo 7: Biosorción preferente de oro de la solución de oro/cobre

Materiales y métodos:

1. Se cultivaron 120 ml de la cepa Cupriavidus metallidurans CH34 según el Ejemplo 1.

2. El cultivo se dividió en 6 alícuotas iguales, se centrifugó a 4,350 rcf durante 10 minutos, el sobrenadante se desechó y los sedimentos se volvieron a suspender en 30 ml de solución salina al 0,85 % para lavar. Esta etapa de centrífuga/lavado se repitió un total de 2 veces, con el sobrenadante de lavado final desechado.

3. Los sedimentos (con un promedio de 0,15 g de peso húmedo) se volvieron a suspender en 30 ml de una dilución en serie doble de ácido cloroaúrico, que variaba de 325 |jM (~64 ppm) a 10 j M (~2 ppm) de ácido cloroaúrico preparado en solución salina al 0,85 % a un pH original ajustado de 5,5.

4. También se añadió cloruro de cobre a cada muestra de dilución antes de la resuspensión del sedimento a una concentración final de 32,5 mM (2.060 ppm).

5. La mezcla de gol/cobre/microorganismo se incubó a temperatura ambiente durante 4 horas. Para mantener el microorganismo en suspensión, la mezcla se agitó suavemente en un agitador orbital durante todo el proceso.

6. La mezcla se centrifugó según la etapa 2 y el sobrenadante se apartó. Los sedimentos se volvieron a suspender/lavaron con agua según la etapa 2, y finalmente se volvieron a suspender en 1,2 ml de agua (volumen total estimado en 1,3 ml).

7. La mitad (0,65 ml) de cada muestra de la etapa 6 se digirió en 4 ml de mezcla ácida (3 ml de ácido nítrico al 69 %, 1 ml) y después se analizó para determinar el contenido total de oro y cobre mediante espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (servicio ofrecido por University of Auckland Mass Spectrometry Centre, Auckland, Nueva Zelanda).

Resultados:

El contenido total de metal se indicó como mg/l en función del volumen sometido a análisis, y se usó para calcular la cantidad biosorbida y el rendimiento de biosorción (Tabla 9). Se estimó la precisión del contenido total de oro con una varianza del 15-20 %.

Tabla 9

Esto muestra un microorganismo (en este caso C metallidurans) puede biosorberse de manera selectiva. En este caso, el oro se biosorbió de manera muy selectiva sobre cobre. Esto permite que los metales se separen de manera selectiva en una etapa de separación, es decir, la separación del microorganismo cargado con metal de la solución estéril. En este caso, el microorganismo cargado con oro puede separarse de la solución estéril que retuvo gran parte del cobre.

En la Tabla 9 puede observarse que la relación de masa del oro respecto al cobre cambia tras la biosorción. Por ejemplo, en la muestra “ 325 j M Au” , la relación de oro a cobre en la entrada de metal es aproximadamente 1:32; después de la biosorción, la relación es de aproximadamente 9:1 a favor del oro. El resultado es un aumento de 288 veces en la relación de masa. De forma similar, para la muestra “ 10 ^jM Au” , la relación oro a cobre aumenta de 1:1.000 a 1:3, lo que supone un enriquecimiento de más de 300 veces con respecto al cobre.

Ejemplo 8: Biosorción preferente del oro de la solución de oro/cobre/níquel y secado del microorganismo cargado con metal

Materiales y métodos:

1. 84 g de biomasa de C. metallidurans en húmedo (generada de una manera similar al Ejemplo 5) se pusieron en contacto con 250 ml de solución lixiviante rica con oro, cobre y níquel (generada a partir de lixiviación de residuos electrónicos de manera similar al Ejemplo 4) a 22 °C durante 2,25 horas con agitación suave.

2. La mezcla se centrifugó durante 40 minutos a 4000 rcf en frascos de centrífuga, y el sobrenadante se apartó. Los sedimentos se volvieron a suspender en 1,1 l de agua para lavar y se centrifugaron como se ha indicado anteriormente, y el sobrenadante de lavado se apartó.

3. La biomasa cargada con metal granulada se extendió en bandejas y se dejó secar durante 72 horas, dando una masa seca de aproximadamente 22 g.

4. Se molieron 125 mg de esta biomasa seca, se digirieron en 4 ml de agua regia y se analizaron para determinar el contenido total de oro, cobre y níquel mediante espectrometría de absorción atómica usando un Shimadzu AA-6300 (Shimadzu Corp, Kyoto, Japón) según las instrucciones del fabricante.

Resultados:

El contenido total de metal se indicó como mg/l y se usó para calcular la cantidad de cada metal biosorbido y el rendimiento de biosorción (Tabla 10). Se estimó la precisión del contenido total de metal con una varianza del 15-20 %.

Tabla 10

Usando los datos en la Tabla 10, el factor de concentración del proceso de biosorción de 250 ml de lixiviante y posterior secado se calculó usando la biomasa seca cargada con metal de 22 gramos (Tabla 11).

Tabla 11

Se puede observar que mientras que la concentración de oro aumenta en un factor de ~10, la de cobre solo aumenta en un factor de ~3, mientras que el níquel se encuentra en niveles similares.

Ejemplo 9: Recuperación de metal del microorganismo por fundición

Materiales y métodos:

Se incineraron muestras de microorganismo cargado con metal (previamente determinadas por espectrometría de absorción atómica que contenían 36.250 mg/kg [ppm] de oro, 1.686 mg/kg de cobre y 82 mg/kg de níquel; véase el Ejemplo 8) para eliminar la materia orgánica y recuperar los metales biosorbidos.

1. Se mezclaron 0,5 g de polvo seco de microorganismos cargados con metales con partes iguales de fundente de tetraborato sódico y se colocaron en un crisol.

2. La mezcla se calentó cuidadosamente con un soplete de gas metilacetileno propadieno propano hasta que el fundente empezó a licuarse. A continuación, se aumentó gradualmente la intensidad de la llama y la materia orgánica se quemó lentamente.

3. El residuo de metal fundido que quedaba en el crisol se coaguló en una sola masa, se dejó enfriar y posteriormente se ponderó.

4. El botón de metal enfriado se digirió en 4 ml de agua regia, y la solución resultante se analizó para determinar el contenido total de oro, cobre y níquel por espectrometría de absorción atómica usando un Shimadzu AA-6300 (Shimadzu Corp, Kyoto, Japón) siguiendo las instrucciones del fabricante.

Resultados:

La masa del botón de metal logrado después de la fundición fue de 20,94 mg. El contenido total de metal se indicó como mg/l y se usó para calcular el rendimiento de metal (Tabla 10). Se estimó la precisión del contenido total de metal con una varianza del 15-20 %.

Tabla 12

Ejemplo 10: Recuperación de oro de un microorganismo mediante disolución química y precipitación Materiales y métodos:

De forma similar al Ejemplo 9, se recuperó el metal biosorbido del microorganismo cargado con metal usando una extracción lixiviante a base de cloro.

1. Se colocaron 100 ml de agua en un recipiente de reacción y se cargaron con cloro gaseoso durante 45 min.

2. Se añadieron 0,3 g de polvo seco de microorganismo cargado con metal (véase el Ejemplo 8) al lixiviante y se dejó reaccionar durante toda la noche mientras se agitaba suavemente.

3. A continuación, se roció la solución con aire para eliminar el exceso de cloro y se añadieron 0,5 g de metabisulfito sódico para separar por precipitación los iones metálicos, tales como el oro, de la solución.

Resultados:

Se determinó previamente que el contenido metálico del polvo de microorganismo cargado con metal era de 36.250 ppm de Au, 1.688 ppm de Cu y 82 ppm de Ni (véase el Ejemplo 8). Se formó un precipitado visible en la solución después de dejarla durante 24 horas a 22 °C, que era polvo de oro.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para recuperar un metal objetivo a partir de una solución acuosa rica que contiene un metal objetivo disuelto, comprendiendo el método:

a) una etapa de disolución que comprende disolver el metal objetivo a partir de un material de materia prima sólida con un lixiviante para formar una solución acuosa rica que contiene los iones metálicos objetivo;

b) una etapa de biosorción que comprende poner en contacto un microorganismo con la solución acuosa rica de tal modo que al menos una parte del metal objetivo disuelto se biosorba en el microorganismo, en donde el microorganismo se carga con metal, y la solución acuosa rica se convierte en una solución estéril;

c) una etapa de separación que comprende separar sustancialmente el microorganismo cargado con metal de la solución estéril; y

d) una etapa de recuperación que comprende la recuperación del metal objetivo del microorganismo cargado con metal;

en donde el factor de concentración del metal objetivo de la solución acuosa rica respecto al microorganismo es superior a 5;

en donde el metal objetivo es oro y la solución lixiviante es una solución a base de halógeno.

2. El método de la reivindicación 1, en donde

a) la solución acuosa rica contiene más de 10 ppm del metal objetivo, o

b) la solución acuosa estéril contiene menos de 1 ppm del metal objetivo, o

c) el factor de concentración del metal objetivo de la solución acuosa rica respecto al microorganismo es superior a 10;

d) cualquier combinación de dos o más de a) a c) anteriores.

3. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde en la etapa de biosorción, el microorganismo está en contacto con la solución acuosa rica durante entre aproximadamente 0,5 y 48 horas.

4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el microorganismo

a) es una bacteria Gram-negativa o Gram-positiva, y/o

b) se selecciona de un entorno donde el metal objetivo se encuentra en una cantidad fisiológicamente relevante.

5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la etapa de separación incluye al menos una de:

a) separación por gravedad del microorganismo cargado con metal de la solución acuosa estéril y eliminación de la solución estéril;

b) centrifugación y eliminación de la solución estéril;

c) filtración del microorganismo cargado con metal de la solución estéril;

d) una cualquiera de a) a c) anterior en donde se elimina al menos el 60 % de la solución acuosa estéril.

6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la etapa de recuperación incluye

a) poner en contacto el microorganismo cargado con metal con una condición que provoca que el microorganismo desorba sustancialmente el metal objetivo, o

b) combustión o disolución química del microorganismo cargado con metal para desorber el metal objetivo.

7. El método de la reivindicación 6, en donde la condición que provoca la desorción del metal objetivo es

a) una solución que contiene un compuesto que provoca la desorción del metal objetivo, en donde el compuesto se selecciona de uno cualquiera o más de cisteína, o tiosulfato o tiourea; o b) un pH inferior a 5.

8. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la solución rica incluye al menos un metal adicional, y el microorganismo biosorbe preferiblemente el metal objetivo en relación con el metal adicional en la etapa de biosorción, y el metal o metales adicionales permanecen en la solución estéril en la etapa de separación.

9. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la solución rica incluye al menos un metal adicional, y el microorganismo biosorbe preferiblemente el metal objetivo en relación con el metal adicional en la etapa de biosorción de tal modo que la relación de masa del metal objetivo respecto a un metal adicional en el microorganismo aumenta en un factor de al menos 2 en comparación con la relación de masa en la solución rica.

10. El método de la reivindicación 8 o 9, en donde el metal adicional se selecciona de uno o más de cobre y níquel.

11. El método de la reivindicación 1, en donde el material de materia prima sólida comprende un material sólido que comprende menos del 5 % de metal objetivo.

a) comprende un material sólido que comprende menos del 5 % del metal objetivo, y/o b) es uno cualquiera o más de un mineral, un relave o un residuo electrónico.

12. El método de la reivindicación 1 o 11, en donde

a) cuando está presente, el material de materia prima sólida es un residuo electrónico, o b) cuando está presente, la materia prima sólida es mineral aurífero, o

c) cuando está presente, la materia prima sólida es arena aurífera, o

d) cuando está presente, la materia prima sólida es arcilla aurífera, o

e) cualquier combinación de dos o más de a) a d) anteriores.