Orientador: Paulo Arruda

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia

Resumo: O objetivo deste trabalho, foi desenvolver um programa de lixiviaç5o bacteriana de minérios de urânio, constituído por três pontos fundamentais: a) isolamento e purificação de Thiobacillus ferrooxidans (e também Thiobacillus thiooxidans); b) estudos fisiológicos de crescimento e de...

Resumo: O objetivo deste trabalho, foi desenvolver um programa de lixiviaç5o bacteriana de minérios de urânio, constituído por três pontos fundamentais: a) isolamento e purificação de Thiobacillus ferrooxidans (e também Thiobacillus thiooxidans); b) estudos fisiológicos de crescimento e de metabolismo respiratório da espécie T. ferrooxidans: c) lixiviaç5o do urânio de dois tipos distintos de minério pela ação do T. ferrooxidans, em escalas de laborat6rio, semi-piloto e piloto. Utilizando-se amostras líquidas ou sólidas, de diferentes minas contendo minerais sulfetados, conseguiu-se purificar treze isolados de T. ferrooxidans e oito isolados de T. thiooxidans. Estes isolados foram identificados por testes fisiológicos, de utilização de compostos inorgânicos como fonte de energia para crescimento e pelos padrões de crescimento colonial em meio sólido. Nos ensaios de crescimento, constatou-se a utilização de Fe2+, S0, pelos isolados de T. ferrooxidans, como substrato energético oxidável. Como era esperado, T. thiooxidans utilizou somente S0, . Nos ensaios de respirometria, utilizou-se suspensões celulares em repouso de T. ferrooxidans. Foram constatadas diferenças significativas entre quatro isolados distintos de T. ferrooxidans, quanto às taxas de respiração celular sob condições diferentes de concentração de substrato (Fe2+) e de metais tóxicos (U, Mo e Hg) e em diferentes valores de pH. As diferenças observadas nos parâmetros cinéticos avaliados, sugerem uma variabilidade genética natural entre os isolados. Os estudos de biolixiviação dos minérios de urânio, foram realizados em frascos agitados, em colunas de percloração (laboratório e semipiloto) e em pilhas de lixiviação estática (piloto). A potencialidade dos dois minérios avaliados frente à técnica bactcriana, foi inicialmente evidenciada nos ensaios em frascos. Devido a presença de pirita (FeS2) nas duas amostras de minério, houve produção de H2SO4 e Fe3+ pela atividade oxidativa bacteriana. Esses dois componentes, determinaram maiores rendimentos de extração de urânio (e o molibdênio associado), e menores consumos de ácido sulfúrico nos frascos contendo bactérias, em comparação aos frascos esterilizados como controle. Resultados semelhantes foram obtidos nos ensaios de lixiviação estática em colunas de percolação, ainda em escala de laboratório. Em função desses resultados positivos. prosseguiu-se nos estudos realizando-se experimentos em escalas ampliadas. Em escala semipiloto usou-se colunas de percolação e, em piloto, pilhas de lixiviação estática. Em ambos, foram obtidos resultados compatíveis com os dos outros ensaios. Os promissores resultados de processo alcançados, além da experiência adquirida em operações de lixiviação em pilhas, a mesma utilizada em escala industrial, acenam com possibilidades reais, para uma eventual aplicação da lixiviação bacteriana em escala de produção, dos minérios uraníferos estudados

Abstract: The purpose of this work, was to develop a bacterial leaching program for uranium ores, under three basic points: a) isolation and purification of Thiobacillus ferrooxidans, as well Thiobacillus thiooxidans; b) physiological studies of growth and respiratory metabolism of T. ferrooxidans;...

Abstract: The purpose of this work, was to develop a bacterial leaching program for uranium ores, under three basic points: a) isolation and purification of Thiobacillus ferrooxidans, as well Thiobacillus thiooxidans; b) physiological studies of growth and respiratory metabolism of T. ferrooxidans; c) uranium leaching from two types of ore by T. ferrooxidans action, on laboratory, semipilot and pilot scales. Thirteen cultures of T. ferrooxidans and eight cultures of T. thiooxidans were purified from solid or liquid samples, collected at different mines containing sulfide minerals. These cu1tures were identified, using physiological tests of inorganic compounds uti1ization as energy source for growth and by colonial growth pattern on solid medium. The utilization of Fe2+, S0 and as oxidizable energetic substrates by all T. ferrooxidans cultures, was detected in growth tests. As expected, the cultures of T. thiooxidans were able to utilize only SO and . Resting cell suspensions of T. ferrooxidans cultures were utilized in respiratory experiments. Significative differences in the respiratory rates were observed among four T. ferrooxidans cultures, under different conditions of substrate concentration (Fe2+), pH and toxic metal concentration (U, Mo and Hg). The differences observed in the kinetic parameters, suggests a natural genetic variability among these cultures. The bacterial leaching studies, were carried out in shake flasks, percolation column (laboratory and semipilot) and in heap leaching (pilot). The potential of the two ores studied in relation to bacterial action, was first showed in shake flask experiments. The production of H2SO4 and Fe3+ was a result of the bacterial activity on both ore samples containing pyrite (FeS2). These two bacterial products, resulted in a higher uranium and molybdenum extraction and a lower sulfuric acid consumption compared to the sterilized treatments. Similar results were obtained in percolation column at the same scale (lab). As consequence of these positive results ,scale up o f the process was carried out. Percolation columns and heap leaching were used in semipilot and pilot scale, respectively. In both scales, comparable results to the lab assays were obtained. The promissing process results and the experience acquired in heap leaching operations (this technique is used in industrial scale), showed real possibilities for an eventual application of the bacterial leaching for the uranium ores studied in this work, in a production scale