Estudo da oxidação de covelita (CuS) e molibdenita (MoS2) sintéticas por Acidithiobacillus ferrooxidans

Abstract

A lixiviação bacteriana, ou biolixiviação é um processo biotecnológico que se fundamenta na utilização de microorganismos capazes de solubilizar metais pela oxidação de sulfetos metálicos, sendo nos dias atuais, uma das mais importantes alternativas para a extração de metais, sobretudo do ponto de vista ambiental e econômico. Uma das principais espécies utilizada neste processo é o Acidithiobacillus ferrooxidans, uma bactéria aeróbia, mesofílica e acidofílica, que obtém energia pela oxidação de substratos inorgânicos, basicamente o íon ferroso e compostos reduzidos de enxofre. Todavia, a interação dessa espécie com os sulfetos metálicos é um assunto ainda pouco entendido e de muita controvérsia na literatura. Com intuito de melhor entender estas diferenças, o presente trabalho estudou a oxidação da molibdenita (MoS2) e da covelita (CuS) pelo A. ferrooxidans linhagem LR em algumas condições fisiológicas, destacando-se a fonte energética de crescimento (íon ferroso e S0) e a remoção das substâncias exopoliméricas (EPS) para células crescidas em íon ferroso. A cinética de oxidação destes sulfetos também foi avaliada. Tais estudos foram realizados pela técnica de respirometria celular, que permite avaliar rapidamente a oxidação do substrato a partir de medidas de oxigênio consumido pela bactéria. Em todas as condições testadas a covelita apresentou significativa diferença de oxidação pelo A. ferroxidans LR em comparação com a molibdenita. A análise da cinética de oxidação dos sulfetos demonstrou que a molibdenita apresenta uma cinética que segue Michaelis-Menten, o mesmo não acontecendo para a covelita, provavelmente devido a forma com que estes sulfetos reagem ao ataque químico-bacteriano, fato determinado pelas estruturas eletrônicas dos sulfetos minerais.

Bacterial leaching or bioleaching is a biotechnological process that applies microorganisms able to solubilize metals by metallic sulfides oxidation. This process is nowadays one of the most important alternatives for recovering metals, mainly by environmental and economic aspects. One of the most important bacteria employed in this process is Acidithiobacillus ferrooxidans. It is a gram-negative, acidophilic, aerobic and chemoautotrophic bacteria that obtain energy by the oxidation of inorganic substrates like ferrous ion and reduced sulfur compounds, including metal sulfides. Nevertheless, the interaction of this specie with metallic sulfides remains unclear. With the aim to understand these interactions, the present work has studied the covellite (CuS) and molydenite (MoS2) oxidation by A. ferrooxidans strain LR under different physiological conditions such as the source energy for growth (S0 and ferrous ion) and the removal of extracellular polymeric substances (EPS). These studies were performed by respirometric technique tha t allow evaluating very quickly the substrate oxidation by oxygen uptake measures. For all essays realized it was observed that the efficiency of covellite oxidation by A. ferrooxidans LR is much better than molybdenite. On the kinetic oxidation analyses, molybdenite revealed to be according to Michaelis-Menten substrate saturate kinetic. On the other hand, covellite was not in agreement with Michalis-Menten kinetic. This finding is probably associated with the pathway which these minerals sulfide react to chemistry-bacterial attack, what is influenced by electronic structures of mineral sulfides. Regarding essays performed with cells of A. ferrooxidans strain LR grown with different substrates (ferrous ion and sulfur) and to essays which EPS of bacterial cells were removed, the results obtained did not show differences in covellite oxidation.