CINÉTICA DE CRECIMIENTO DE CONSORCIOS MICROBIANOS ACIDÓFILOS EN CULTIVO SUMERGIDO PARA BIOLIXIVIANTES
DOI:
https://doi.org/10.21704/rea.v23i1.2169Palavras-chave:
consorcio microbiano, biolixiviación, velocidad específica de crecimiento, medio 9K, inóculo microbianoResumo
El estudio sobre la biolixiviación de metales a partir de minerales es una necesidad para mejorar el proceso de recuperar metales preciados y obtener mayores beneficios. El objetivo fue determinar en cuatro reactivaciones sucesivas, la velocidad específica de crecimiento y estabilidad de consorcios microbianos obtenidos de la planta de lixiviación de la empresa minera Southern Cooper Corporation (SCC) en Toquepala, Tacna - Perú. Los consorcios M-1, M-2, M-5, M-6 y BF-7 fueron obtenidos de la calcopirita de las pilas de lixiviación; y los PLS-3, PLS-4 e ILS-8 de las soluciones líquidas lixiviadas. El medio líquido de cultivo utilizado fue el 9K modificado. Los consorcios tuvieron cuatro reactivaciones sucesivas en el medio 9K, por triplicado, a temperatura ambiente durante 15 días y con aireación de 1vvm. Los recuentos microbianos, obtenidos cada ocho horas en la cámara de conteo Petroff-Hausser, fueron convertidos a la escala logarítmica decimal para obtener la cinética de crecimiento, utilizando el modelo Malthusiano, que determinó la constante de velocidad K en la fase logarítmica, y el modelo Gompertz para la curva de crecimiento microbiano. Los consorcios de muestras sólidas y de biofilm tuvieron una adaptación más rápida, comparados con los provenientes de las muestras líquidas de PLS e ILS, que mostraron una concentración microbiana inactiva en sus inicios. Todos los consorcios, después de la primera reactivación, evidenciaron velocidades de crecimiento más altas. Las muestras M-6 y BF-7 de biofilm tuvieron los microrganismos más activos y la muestra BF-7 fue la más estable durante las cuatro reactivaciones, por lo cual es la muestra indicada para continuar con estudios de aplicación, como inóculo y aislamiento de microorganismos, para la optimización de los procesos de biolixiviación.
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Referências
Amar A., Castro C., Bernardelli C., Costa C.S. & Donati E. 2021. Influence of UVA radiation on growth, biofilm formation and bioleaching capacity of Leptospirillum ferrooxidans. Hydrometallurgy, 201: 105574. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2021.105574.
Amaro A.M., Chamorro D., Seeger M., Arredondo R., Peirano I. & Jerez C.A. 1991. Effect of external pH perturbations on in vivo protein synthesis by the acidophilic bacterium Thiobacillus ferrooxidans. Journal of Bacteriology, 173(2): 910–915. https://doi.org/10.1128/jb.173.2.910-915.1991.
Arias A.V., Anaya M.F., Quiñones L.J., Salazar I.D., Gil R.J. & Jamanca L.G. 2013. Adaptación del Thiobacillus ferrooxidans a sustratos conformados con especies de minerales piríticos. Revista del Instituto de Investigación de la Facultad de Minas, Metalurgia y Ciencias Geográficas, 16(31): [numeración no se continua con los artículos adyancentes]. https://doi.org/10.15381/iigeo.v16i31.8339. https://revistasinvestigacion.unmsm.edu.pe/index.php/ii geo/article/view/8339.
Benzal E., Solé M., Lao C., Morral E., Gamisans X. & Dorado A.D. 2021. Influence of ore grade and mineral medium on chalcopyrite bioleaching with mixed microbial consortia. Environmental Progress & Sustainable Energy, 40(3): e13588. https://doi.org/10.1002/ep.13588.
Bobadilla-Fazzini R.A. & Poblete-Castro I. 2021. Biofilm formation is crucial for efficient Copper Bioleaching from Bornite under mesophilic conditions: Unveiling the lifestyle and catalytic role of Sulfur-Oxidizing Bacteria. Frontier in Microbiology, 12: 761997. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.761997.
Braddock J.F., Luong H.V. & Brown E.J. 1984. Growth kinetics of Thiobacillus ferrooxidans isolated from arsenic mine drainage. Applied and Environmental Microbiology, 48(1): 48–55. https://doi.org/10.1128/aem.48.1.48-55.1984.
Castillo D., Castellanos R. & Tirado E. 2021. Acción biooxidativa de cultivos microbianos biolixiviantes sobre la arsenopirita. Ciencia & Desarrollo, 20(1): 57-69. https://doi.org/10.33326/26176033.2021.1.1108.
Castro L., Blázquez M.L. & Muñoz J.A. 2021. Leaching/Bioleaching and Recovery of Metals. Metals, 11(11): 1732. https://doi.org/10.3390/met11111732.
Coll F., Giannuzzi L., Noia, M. & Zaritzky N. 2001. Un modelado matemático: una herramienta útil para la industria alimenticia. Ciencia Veterinaria, 3(1): 22-28. https://repo.unlpam.edu.ar/handle/unlpam/4271. https://repo.unlpam.edu.ar/handle/unlpam/4233.
Coroller L., Guerrot V., Huchet V., Le Marc Y., Mafart P., Sohier D. & Thuault D. 2005. Modelling the influence of single acid and mixture on bacterial growth. International Journal Food Microbiology, 100(1–3): 167–178. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2004.10.014.
Delgado S. & Castillo D. 2019. Influencia de la temperatura en el crecimiento de un consorcio microbiano y su capacidad biooxidativa sobre el hierro de la calcopirita. Ecología Aplicada, 18(1): 85-90. http://dx.doi.org/10.21704/rea.v18i1.1310.
Domínguez-Ordóñez M., Miranda-Romero L., Martínez- Hernández P.A., Huerta-Bravo M. & Castillo-López E. 2019. Evaluación de métodos nutricionales para reactivar inóculo ruminal preservado analizado a través de cinética de fermentación y digestibilidad de forrajes in vitro. Rev. Mex. Cienc. Pecu., 10(2): 315-334. https://doi.org/10.22319/rmcp.v10i2.4483.
Eyzaguirre P. & Castillo D. 2019. Biolixiviación indicativa del sulfato de cobre por crecimiento microbiano ante el drenaje minero. Revista de Investigaciones Altoandinas, 21(1): 49-56. http://dx.doi.org/10.18271/ria.2019.444.
Feng S., Yang H. & Wang W. 2015. Microbial community succession mechanism coupling with adaptive evolution of adsorption performance in chalcopyrite bioleaching. Bioresource Technology, 191: 37–44. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.04.122.
Govender E., Bryan C.G. & Harrison S.T.L. 2015. Effect of physico-chemical and operating conditions on the growth and activity of Acidithiobacillus ferrooxidans in a simulated heap bioleaching environment. Minerals Engineering, 75:14–25. http://dx.doi.org/10.1016/j.mineng.2015.02.006.
Haghshenas D.F., Alamdari E.K., Torkmahalleh M.A., Bonakdarpour B. & Nasernejad B. 2009. Adaptation of Acidithiobacillus ferrooxidans to high grade sphalerite concentrate. Minerals Engineering, 22(15): 1299–1306. http://dx.doi.org/10.1016/j.mineng.2009.07.011.
Harrison J.J., Ceri H. & Turner R.J. 2007. Multimetal resistance and tolerance in microbial biofilms. Nature Reviews Microbiology, 5(12): 928–938. https://doi.org/10.1038/nrmicro1774.
Hedrich S., Joulian C., Graupner T., Schippers A. & Guézennec A.G. 2018. Enhanced chalcopyrite dissolution in stirred tank reactors by temperature increase during bioleaching. Hydrometallurgy, 179: 125–131. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2018.05.018.
Jin S., Liu Y., Sun C., Wei X., Li H. & Han Z. 2018. A Study of the environmental factors influencing the growth phases of Ulva prolifera in the southern Yellow Sea, China. Marine Pollution Bulletin, 135: 1016–1025. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2018.08.035.
Johnson D.B., Bacelar-Nicolau P., Okibe N., Thomas A. & Hallberg K.B. 2009. Ferrimicrobium acidiphilum gen. nov., sp. nov. and Ferrithrix termotolerans gen. nov., sp. nov.: Heterotrophic, iron-oxidizing, extremely acidophilic actinobacteria. International Journal of Systematic Evolutionary Microbiology, 59(5): 1082–1089. https://doi.org/10.1099/ijs.0.65409-0.
Joulian C., Fonti V., Chapron S., Bryan C.G. & Guezennec A.G. 2020. Bioleaching of pyritic coal wastes: bioprospecting and efficiency of selected consortia. Research in Microbiology, 171(7): 260–270. https://doi.org/10.1016/j.resmic.2020.08.002.
Kim T.W., Kim C.J., Chang Y.K., Ryu H.W. & Cho K.S. 2002. Development of an optimal medium for continuous ferrous iron oxidation by immovilized Acidothiobacillus ferrooxidans cells. Biotechnology Progress, 18(4): 752-759. https://doi.org/10.1021/bp020289j.
Koukou I., Mejlholm O. & Dalgaard P. 2021. Cardinal parameter growth and growth boundary model for non- proteolytic Clostridium botulinum – Effect of eight environmental factors. International Journal of Food Microbiology, 346: 109162. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2021.109162.
Leathen W.W., Kinsel N.A. & Braley S. 1956. Ferrobacillus ferrooxidans: A chemosynthetic autotrophic bacterium. Journal of Bacteriology, 72(5): 700-704.
https://doi.org/10.1128/jb.72.5.700-704.1956.
Liu R., Chen J., Zhou W., Cheng H., & Zhou H. 2019. Insight to the early-stage adsorption mechanism of moderately thermophilic consortia and intensified bioleaching of chalcopyrite. Biochemical Engineering Journal, 144, 40–47. https://doi.org/10.1016/j.bej.2019.01.009.
Ma L., Huang S., Wu P., Xiong J., Wang H., Liao H. & Liu X. 2021. The interaction of acidophiles driving community functional responses to the re-inoculated chalcopyrite bioleaching process. Science of the Total Environmental, 798: 149186. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149186.
Madigan M., Martinko J., Bender K., Buckley D. & Stahl D. 2015. Brock Biología de los microorganismos 14.a Edición. Pearson. España.
Magaña H.A. & Villareal T.A. 2006. The effect of environmental factors on the growth rate of Karenia brevis (Davis) G. Hansen and Moestrup. Harmful Algae, 5(2): 192–198. https://doi.org/10.1016/j.hal.2005.07.003. Malthus T.R. 1926. First essay on population (1798). Macmillan, London. https://archive.org/details/b31355250/page/n3/mode/2up.urn:oclc:record:1155448083.
Melchor M. 2015. Modelización mediante difusiones no homogéneas tipo Gompertz. Tesis Doctoral. Universidad de Granada. España. https://digibug.ugr.es/bitstream/handle/10481/40667/249 55334.pdfsequence=1&isAllowed=y.
MINEM. 2021. Anuario minero 2021. MINEM (Ministerio de Energía y Minas). Lima, Perú. https://www.minem.gob.pe/minem/archivos/file/Mineria
/PUBLICACIONES/ANUARIOS/2021/AM2021.pdf.
Miyamoto-Shinohara Y., Sukenobe J., Imaizumi T. & Nakahara T. 2008. Survival of freeze-dried bacteria. J. Gen. Appl. Microbiol, 54(1): 9–24. https://doi.org/10.2323/jgam.54.9.
Muñoz A., Márquez M.A., Montoya O.I., Ruíz O. & Lemehsko V. 2003. Evaluación de oxidación bacteriana de sulfuros con Acidithiobacillus ferrooxidans mediante pruebas de FTIR y difracción de rayos X. Revista Colombiana de Biotecnología, 5(1): 73–81. https://revistas.unal.edu.co/index.php/biotecnologia/article/view/594.
Okibe N., Gericke M., Hallberg K.B. & Johnson D.B. 2003. Enumeration and characterization of acidophilic microorganisms isolated from a pilot plant stirred-tank bioleaching operation. Applied and Environmental Microbiology, 69(4): 1936-1943. https://doi.org/10.1128/AEM.69.4.1936-1943.2003.
Ospina J.D., Mejía E., Osorno L., Márquez M.A. & Morales A.L. 2012. Biooxidación de concentrados de arsenopirita por Acidithiobacillus ferrooxidans en erlenmeyer agitados. Revista Colombiana de Biotecnología, 14(1):135–145. https://revistas.unal.edu.co/index.php/biotecnologia/issu e/view/2963.
Parra E., Gordillo W. & Pinzón W. J. 2019. Modelos de Crecimiento Poblacional: Enseñanza-Aprendizaje desde las Ecuaciones Recursivas. Formación universitaria, 12(1): 25–34. https://doi.org/10.4067/S071850062019000100025.
Saavedra A. & Corton E. 2014. Biotecnología microbiana aplicada a la minería. Revista Química Viva, 13(3): 18-32. URI:http://www.quimicaviva.qb.fcen.uba.ar/v13n3/saavedra. pdf.
Saavedra A. 2019. Efecto de la producción de EPS inducida por galactosa sobre la oxidación de ion ferroso por Acidithiobacillus ferrooxidans. Tesis para optar el grado de Magíster en Ciencias de la Ingenieria mencion en Ingenieria Bioquímica. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso. Chile. ResearchGate. DOI: 10.13140/RG.2.2.22075.36641.
Tupikina O.V., Minnaar S.H., Rautenbach G.F., Dew D.W. & Harrison S.T.L. 2014. Effect of inoculum size on the rates of whole ore colonisation of mesophilic, moderate thermophilic and thermophilic acidophiles. Hydrometallurgy, 149: 244-251. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2013.10.010.
Wang Y., Zeng W., Qiu G., Chen X. & Zhou H. 2014. A Moderately Thermophilic Mixed Microbial Culture for Bioleaching of Chalcopyrite Concentrate at High Pulp Density. Applied and Environmental Microbiology, 80(2): 741–750. https://doi.org/10.1128/AEM.02907-13.
Watling H.R., Johnson J.J., Shiers D.W., Gibson J.A.E., Nichols P.D., Franzmann P.D. & Plumb J.J. 2016. Effect of temperature and inoculation strategy on Cu recovery and microbial activity in column bioleaching. Hydrometallurgy, 164: 189–201. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2016.05.017.
Xia L., Liu X., Zeng J., Yin C., Gao J., Liu J. & Qiu G. 2008. Mechanism of enhanced bioleaching efficiency of Acidithiobacillus ferrooxidans after adaptation with chalcopyrite. Hydrometallurgy, 92(3–4): 95–101. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2008.01.002.
You J., Solongo S.K., Gomez-Flores A., Choi S., Zhao H., Urík M., Ilyas S. & Kim H. 2020. Intensified bioleaching of chalcopyrite concentrate using adapted mesophilic culture in continuous stirred tank reactors. Bioresource Technology, 307: 123181. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123181.
Zárate E. 2015. Determinación de los parámetros cinéticos del crecimiento de Thiobacillus thiooxidans en sustrato hidrófobo de azufre. Informe Final de Investigación. Repositorio Institucional. Universidad Nacional del Callao. http://hdl.handle.net/20 500.12952/1107. https://repositorio.unac.edu.pe/handle/20 500.12952/1107.
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