Evaluación de diferentes medios de cultivo en un proceso de biodesulfurización de carbón mediado por bacterias acidófilas

Abstract

Resumen: Se evaluó el efecto de cinco medios de cultivo: tres a base de sales de sulfato (T and K, Kos y McCready), y dos a base de sales de cloro (Hoffmann y Cloruros), sobre la acción de dos tipos de inóculo bacteriano: una cepa pura de Acidithiobacillus ferrooxidans (ATCC 23270) y un consorcio conformado por A. ferrooxidans y Acidithiobacillus thiooxidans (ATCC 15494), en un proceso de biodesulfurización de un carbón a nivel de erlenmeyer (200 mL) y a nivel de reactor de tanque agitado (5000 mL). El carbón tratado (tamaño de partícula 0.25mm) provino de la mina “La Guacamaya” (Puerto Libertador, Córdoba, Colombia). Todos los experimentos fueron monitoreados periódicamente con mediciones de pH, potencial redox, concentración celular, concentración de hierro, oxidación de pirita y oxígeno disuelto. Adicionalmente, se hicieron análisis mineralógicos a las muestras de carbón inicial y final, mediante espectroscopia de infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR), difracción de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de barrido (SEM). Los bioensayos revelaron una mejor actividad oxidativa a nivel de erlenmeyer, alcanzando la máxima oxidación de pirita (86%) de azufre inorgánico removido (53%) en los tratamientos con el medio McCready, después de 15 días del proceso. Se evidenció la gran capacidad de las bacterias evaluadas para adaptarse a medios de cultivo muy simples, con concentraciones de nutrientes mínimas, incluso en ausencia de algunas de ellas (como es el caso del magnesio y el nitrógeno) y en presencia de iones de cloro, los cuales se considera son tóxicos para la bacteria. A nivel de reactor de tanque agitado se también se alcanzó la máxima remoción de azufre inorgánico (68%) en los tratamientos con el medio McCready. Los resultados muestran que para un proceso de biodesulfurización de carbón, con cualquiera de los tratamientos evaluados, se alcanzan altas oxidaciones del mineral, no obstante, en medios con bajas concentraciones de sulfatos (como Kos y McCready) disminuyen los procesos de re-precipitación y por tanto, se alcanzan mayores remociones de azufre inorgánico.

Abstract: The effect of five media were evaluated, three of these based sulfate salts (T and K, Kos and McCready) and two culture media based salts chlorine (Hoffmann and Chlorides), on the action of two types of bacterial inoculum, a pure strain of Acidithiobacillus ferrooxidans (ATCC 23270) and a consortium of A. ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans (ATCC 15494), in a coal biodesulphurization process in erlenmeyer (200mL) and stirred tank reactor (5000mL). The treated coal (particle size 0.25mm) came from "La Guacamaya" (Puerto Libertador, Cordoba, Colombia) mine. All experiments were monitored periodically with pH, redox potential, cell concentration, iron concentration, pyrite oxidation, and dissolved oxygen. Further, coal mineralogical analysis at initial and final samples by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Bioassays revealed better oxidative activity in a flask, reaching maximum oxidation of pyrite (86%) of inorganic sulfur removed (53%) in McCready treatments, after 15 days of the process. The high ability of bacteria tested to adapt to very simple culture media, with minimal concentrations of nutrients, even without evidenced some nutrients (such as magnesium and nitrogen) and in the presence of chloride ions, which are believed to be toxic to the bacteria. In stirred tank reactor, a higher inorganic sulfur removal (68%) was also reached with McCready treatments. The results show that for a coal biodesulphurization process with any of the treatments evaluated, high oxidation of the mineral is achieved, however, in medium with low concentrations of sulfates (Kos and McCready) decrease re-precipitation processes and therefore reach higher removal of inorganic sulfur with these culture media.