Debido a la gran importancia del reciclaje industrial de residuos eléctricos y electrónicos que existe actualmente, hoy hablaremos del proceso eco-innovador que se está desarrollando para reutilizar los residuos electrónicos generados por el ser humano: la biohidrometalurgia.

¡Descubre de que se trata en este post!

¿Qué es la biohidrometalurgia?

La biohidrometalurgia es un proceso que se encuentra dentro del marco de los procesos hidrometalúrgicos, es decir, aquellos procesos que permiten lixiviar o disolver metales de una matriz compleja mediante el uso de reactivos químicos.

Normalmente se necesitan reactivos químicos para que se produzca un proceso de lixiviación de metales, sin embargo, en este caso, estos reactivos son aportados mediante elementos biológicos, concretamente, por organismos vivos como hongos o bacterias. Todo ello implica que la biohidrometalurgia es un proceso prometedor dentro de la reutilización y el reciclaje de residuos electrónicos y eléctricos como una opción con muy bajo impacto medioambiental.

El fundamento de la biohidrometalurgia consiste en utilizar los subproductos resultantes que producen los microorganismos en sus procesos vitales como reactivos en procesos de recuperación de metales. De esta manera, los microorganismos tienen un papel protagonista en los procesos de oxidación y lixiviación de los metales.

 

En la actualidad, hay diferentes líneas de investigación iniciadas para desarrollar procesos de recuperación de metales proveniente de basura electrónica. El objetivo común es claro: hacer de la biohidrometalurgia una opción tan cercana y eficaz como lo son hoy en día los procesos de pirometalurgia e hidrometalurgia.

Una de las grandes motivaciones que impulsan el desarrollo de la biohidrometalurgia es reducir costes, tanto de recursos como reactivos, neutralizadores, equipamiento especial como energéticos, ya que las condiciones de reacción no son tan drásticas como en otros procesos metalúrgicos.

Finalmente, otro de los objetivos que se plantean con esta tecnología es descubrir la ruta de aprovechamiento de los subproductos que se puedan generar, enfocándolos como recuperación de materia prima o generación de energía aplicando el modelo de la económica circular

¿Para qué sirve la biohidrometalurgia en la empresa?

La biohidrometalurgia tiene como objetivo la recuperación de materiales valiosos procedentes de materiales desechados. El uso más prometedor de la biohidrometalurgia se podría definir como la extracción de metales valiosos de la matriz de los productos de desecho. Al mismo tiempo, este proceso de recuperación daría lugar a la reutilización y reciclaje de estos desechos, lo que implica un ahorro respecto al coste energético y coste de material de cualquier proceso industrial.

¡En este video podéis ver como funciona un proceso biohidrometalurgico!

 

Principales diferencias de la biohidrometalurgia con la pirometalurgia y la hidrometalurgia convencional

 La pirometalurgia, hidrometalurgia y biohidrometalurgia son tres variantes de lo que se conoce como procesos de metalurgia. La metalurgia engloba a las técnicas que se utilizan para la extracción y refinamiento de metales.

La diferencia entre las diferentes variantes de la metalurgia radica en el mecanismo utilizado para la extracción de los metales.

  • En el caso de la pirometalurgia, el medio de extracción es el calor. Se utilizan altas temperaturas alrededor de 1000ºC, por lo que las reacciones de extracción son muy rápidas. Además, esta metodología favorece el refinamiento de grandes cantidades de material, con mezclas heterogéneas complejas. Sin embargo, el rendimiento de estas extracciones es muy limitado, lo que implica habitualmente la repetición de las etapas de extracción, y, por lo tanto, un coste energético muy elevado. Otra de las importantes desventajas de la pirometalurgia es la alta cantidad de emisión de contaminantes que se producen, entre los que se encuentran mayoritariamente dióxido de carbono y sulfuros.
  • En los procesos hidrometalúrgicos, el medio de extracción es el uso de reacciones químicas redox en disolución líquida acuosa u orgánica. En esta metodología, los metales experimentan previamente procesos de lixiviado, es decir, han sido oxidados de sus matrices y se transforman en sales solubles. Se utilizan temperaturas bajas y altas presiones, alcanzando valores de hasta 5000 pascales. La gran ventaja de esta técnica es su flexibilidad, ya que existen gran cantidad de reacciones para separar metales una vez que están disueltos en forma de sales. En comparación con la pirometalurgia, las reacciones de hidrometalurgia son de cinética lenta y los rendimientos son limitados, ya que las reacciones son muy sensibles a las variaciones de las condiciones ambientales. Cabe destacar que la generación de residuos persiste en esta metodología, ya que se generan residuos en forma de aguas residuales y sólidos, y los costes de energía necesarios para que den las reacciones de lixiviación son elevados.
  • Respecto a la biohidrometalurgia, los principios del proceso son muy similares a los procesos hidrometalúrgicos: los metales se lixivian, formando sales, facilitando su separación. La principal diferencia es que los reactivos que se utilizan son producidos por microorganismos, como resultado de subproductos de sus reacciones metabólicas. De esta forma se reduce el coste de esta metodología, reduciendo la sensibilidad de los procesos, ya que esta determinada por las condiciones que favorecen el crecimiento y desarrollo de los microrganismos. Además, la producción de emisión de gases tóxicos y aguas residuales que más reducida y controlada. Sin embargo, la principal limitación de los procesos de biohidrometalurgia es que las cinéticas de reacción son muy lentas, y una vez que se han iniciado, no pueden detenerse.

Tipos de procesos de biohidrometalurgia y ejemplos de aplicaciones

 La biohidrometalurgia se basa en el principio teórico de la lixiviación de metales: proceso por cual se da una disolución selectiva de un material frente a una matriz de diferente naturaleza. Los métodos de lixiviación permiten realizar la extracción selectiva de metales en matrices complejas mediante el uso de disolventes específicos, dependiendo del tipo de matriz y la concentración, distribución y tamaño del metal a extraer. En el caso de la biohidrometalurgia se pueden diferenciar dos variantes:

    • Biohidrometalurgia directa: los microorganismos participan en el proceso de separación de los metales de su matriz, mediante reacciones enzimáticas.
    • Biohidrometalurgia indirecta: los microorganismos intervienen únicamente en el proceso de lixiviación de metales una vez que estos han sido separados de su matriz.

La principal aplicación de la biohidrometalurgia es la extracción y recuperación de metales que se encuentran en matrices complejas. Desde el punto de vista industrial, este marco nos abre un amplio abanico de utilidades, desde la recuperación de metales valiosos en minería hasta la descontaminación de suelos y aguas residuales. Algunas de las aplicaciones que se están estudiando ampliamente son: 

    • Extracción de metales valiosos como cobre y arsenio en minería con bacterias quimio-litoautotrofas.
    • Descontaminación de suelos y aguas, y recuperación de metales de las mismas, mediante hongos.
    • Extracción de metales preciosos procedentes de residuos eléctricos y electrónicos mediante el uso de bacterias cianogénicas.

Ventajas y desventajas de la biohidrometalurgia

Tal y como hemos hablado a lo largo del blog, la biohidrometalurgia ha aparecido en escena como una prometedora opción para la recuperación de metales procedentes de materiales de desecho con muy bajo impacto medioambiental. Sin embargo, esta tecnología todavía esta en una edad temprana que necesita madurar, por lo que presenta luces y sombras. A continuación, veremos las principales ventajas y desventajas actuales de la biohidrometalurgia.

Las principales ventajas de la biohidrometalurgia son:

    • Bajo impacto medioambiental, disminuyendo residuos y emisiones tóxicas
    • Reducción de coste energético y de materias primas
    • Menor riesgo de toxicidad por el uso de reactivos químicos
    • Extracción selectiva de metales que resultan muy costosos para otras técnicas de metalurgia como la pirometalurgia o hidrometalurgia

Las principales desventajas de la biohidrometalurgia son:

    • Falta de conocimiento acerca de la eficiencia y mantenimiento de procesos biohidrometalúrgicos a gran escala
    • Alto riesgo de toxicidad por elementos biológicos
    • Alta especificidad del proceso, siendo el rendimiento óptimo para pocos metales en un mismo proceso
    • Cinética de reacción muy lenta

Por lo tanto, la biohidrometalurgia se ha convertido en una de las principales líneas de investigación actuales, cuyas expectativas son muy prometedoras.

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