A Atuação Microbiológica

Desde os anos 80 do séc. XX tem-se estudado, de maneira cada vez mais aprofundada, o papel que microorganismos tais como Acidithiobacillus ferrooxidans exercem na oxidação de sulfetos. A utilização de microorganismos na extração de metais (biolixiviação) remonta ao começo dos anos 50, quando pesquisadores descreveram bactérias do gênero

Thiobacillus, que oxidavam piritas e sulfetos de cobre. A grande parte das bactérias que

participam dos processos de biolixiviação são acidófilas, ou seja, são capazes de viver em ambientes com valores de pH muito baixos (Gómez et al., 1990 in Martins, 2005).

A presença das bactérias acidófilas pode aumentar ou diminuir a velocidade das reações de oxidação e, consequentemente, elevar ou reduzir a taxa de geração ácida, pois são as principais responsáveis pela catalisação de reações-chave nos processos de geração de DAM (Sengupta,1993). Algumas das principais bactérias envolvidas nas reações de oxidação, bem como as condições ambientais favoráveis à existência delas estão listadas na tabela 2.3:

Tabela 2.3: Bactérias envolvidas na DAM e suas condições de proliferação.

Microrganismo pH Temperatura (ºC) Aeróbio* _Nutrição

Thiobacillus thioparus 4,5-10 10-37 + Autotrófica1

T.ferroxidans 0,5-6,0 15-25 + Autotrófica T.thiooxidans 0,5-6,0 10-37 + Autotrófica T.neapolitanus 3,0-8,5 8-37 + Autotrófica T. denitrificans 4,0-9,5 10-37 +/- Autotrófica T.novellus 5,0-9,2 25-35 + Autotrófica T.intermedius 1,9-7,0 25-35 + Autotrófica T.perometabolis 2,8-6,8 25-35 + Autotrófica

Sulfolobus acidocalderius 2,0-5,0 55-85 + Autotrófica

Desulfovibrio desulfuricans 5,0-9,0 10-45 - Heterotrófica2

Fonte: Thompson 1988, in U.S.EPA,(1994). * _{O sinal (+) indica que as bactérias são aeróbias e o sinal (–) o}

inverso.

Rubio & Tessele in Luz et al. (2002), ressalta que os sulfetos metálicos formam precipitados densos e, se mantidos sob condições anaeróbias, não poderão ser mobilizados por intermédio do metabolismo bacteriano.

1 _{São os organismos capazes de sintetizar os seus próprios alimentos (nutrição autotrófica). Essa síntese é}

feita através dos processos de fotossíntese e quimiossíntese.

2 _{Organismos que não sintetizam seu próprio alimento e dependem daqueles produzidos pelos seres}

16 Segundo Sengupta (1993), nos casos em que a aceleração bacteriológica é significativa, existem alguns fatores adicionais que influenciam e determinam a atividade bacteriana e a taxa de geração de drenagem ácida associada:

 energia de ativação bacteriológica;  densidade populacional bacteriana;  taxa de crescimento populacional;  concentração de nitrato;

 concentração de amônia;  concentração de fósforo;  teor de dióxido de carbono;

 concentração de inibidores bacteriológicos.

A espécie Thiobacillus ferroxidans, pertencente ao gênero thiobacillus, é o microorganismo mais comum envolvido na oxidação dos sulfetos e segundo Evangelou (1995), possui as seguintes características:

 é acidófila, mais ativa em pH na faixa de 3,0;

 pode habitar ambientes quentes atingindo maior crescimento populacional no intervalo de temperatura variando de 20 a 40 ºC;

 _{pode viver em depósitos de minerais sulfetados e em fissuras vulcânicas;}

 adquire energia para se desenvolver a partir da oxidação do S (enxofre) e do Fe2+;

 na oxidação do enxofre esta bactéria promove a formação de SO42-;

 captura o gás carbônico atmosférico, retirando o carbono necessário.

Brierley (1982) afirma ainda que a Thiobacillus ferroxidans possa ser responsável pelo crescimento inicial da acidez criando um ambiente propício a seu crescimento. O ataque destes microrganismos aos minerais pode ocorrer das seguintes formas, apesar de existir algumas controvérsias sobre o papel das bactérias na lixiviação:

17  Ataque direto: ocorre a reação direta dos minerais oxidáveis por enzimas em que a bactéria obtém energia pela troca de elétrons entre os elementos oxidados (Fe2+ ou S) e o oxidante (O2). No ataque direto não ocorre a entrada dos íons nas células das bactérias,

somente os elétrons que atravessam a membrana celular, gerando a energia necessária à sobrevivência destes organismos com a produção de água;

 Ataque indireto: o mineral não tem sua rede cristalina diretamente atacada. A bactéria neste evento realiza a solubilização do Fe2+ gerando Fe3+ que reage com outros metais retornando a forma Fe2+, estabelecendo um ciclo.

As controvérsias que existem são sobre o papel da bactéria na lixiviação: se a bactérias participam de forma direta no processo, havendo, portanto, contato físico entre as bactérias e as partículas de sulfetos, ou se esse contato se dá de maneira indireta.

A lixiviação bacteriana restringe-se, industrialmente, a minérios de cobre, urânio e ouro. A biolixiviação é realizada de modo a degradar a matriz sulfetada, onde o metal é posteriormente recuperado, utilizando-se o tratamento químico convencional. A grande desvantagem da biolixiviação consiste no fator tempo, pois corresponde a um processo que trabalha em escala de dias, e não de horas. Na lixiviação, podem ocorrer três transformações do sólido: o sólido pode se solubilizar e o metal obtido precipitar; o sólido pode ser solubilizado e o metal obtido ficar em solução; um íon ou molécula da solução pode entrar na rede cristalina do sólido para formar um novo sólido. Durante a lixiviação bacteriana podem ser solubilizadas grandes quantidades de ferro, que mais tarde podem precipitar parcialmente e cobrir a superfície das partículas sólidas; essa capa de precipitado pode inibir a ação bacteriana posterior.

Os nutrientes necessários ao crescimento das bactérias são o nitrogênio, o fósforo, o enxofre e o magnésio. Os condicionantes físicos necessários ao crescimento de bactérias são a atmosfera, a temperatura e a concentração de íons de hidrogênio. A temperatura afeta tanto a velocidade de crescimento quanto o número de microorganismos. Entre os principais grupos de microorganismos, encontram-se os que se desenvolvem em temperaturas muito baixas, de 0 a 30°C (psicrófilos), os que vivem sob temperaturas moderadas 5 a 43°C (mesófilos), e os que sobrevivem em temperaturas muito altas 60 a 90°C (termófilos), existindo os que sobrevivem a temperaturas acima de 100°C (Gómez et

18 Singer & Stumm (1970) também in Martins (2005) mostram que na presença de bactérias, o processo de oxidação dos minerais sulfetados é acelerado a uma ordem de 105 quando comparado a um ambiente esterilizado, ou seja, ausência de microorganismos. Então, uma das soluções para os problemas de geração de drenagem ácida seria o controle da oxidação do Fe2+, por processos cinéticos (intervenção direta dos agentes catalisadores) ou termodinâmicos (eliminação de O2).