Thesis:

Modelación matemática de adherencia de acidithiiobacillus ferrooxidans a pirita en procesos mineros

Debido a la disminución de yacimientos de óxidos de cobre, el procesamiento de sulfuros de cobre evoluciona a alternativas más sustentables, tales como el uso de bacterias para los procesos de lixiviación y flotación. En los depósitos de sulfuros de cobre es usual encontrar cantidades importantes de pirita (FeS2), y la adherencia de bacterias a su superficie es importante tanto para lixiviar cobre mediante oxidación de ferroso (Fe2+) a férrico (Fe3+), como para su depresión en el proceso de flotación. El presente trabajo tiene como objetivo general modelar la energía libre que afecta la adherencia de Acidithiobacillus ferrooxidans a la pirita mediante la proteína externa citocromo C Cyc2. Para ello, se desarrollaron herramientas computacionales que permiten calcular energías libres de interacción basadas en la teoría DLVO extendida (XDLVO) y modelos de grano fino para capturar los efectos moleculares y de distribución de cargas en la adherencia bacteriana. Se estudiaron variables como el pH, la fuerza iónica del medio, la distancia de separación entre la proteína y la pirita, y el grado de oxidación del mineral. Los resultados muestran que la interacción de van der Waals es siempre favorable, mientras que las interacciones electrostáticas y ácido-base dependen significativamente de las condiciones del medio y la química superficial de las partículas involucradas. A pH neutro-básico y mineral oxidado y a pH ácido y mineral reducido la adherencia es máxima, destacando el potencial de los sistemas bacterianos en flotación y lixiviación de minerales.

Due to the decline in copper oxide deposits, the processing of copper sulfides is evolving towards more sustainable alternatives, such as the use of bacteria in leaching and flotation processes. Copper sulfide deposits commonly contain significant amounts of pyrite (FeS2), and the adherence of bacteria to its surface is important both for copper leaching through the oxidation of ferrous iron (Fe2+) to ferric iron (Fe3+), and for its depression in the flotation process. The present work aims to model the free energy affecting the adhesion of Acidithiobacillus ferrooxidans to pyrite through the external protein Cytochrome C Cyc2. To achieve this, computational tools were developed to calculate interaction free energies based on the extended DLVO theory (XDLVO) and fine-grained models to capture molecular effects and charge distribution in bacterial adhesion. Variables such as pH, ionic strength of the medium, separation distance between the protein and pyrite, and the oxidation degree of the mineral were studied. The results show that van der Waals interactions are always favorable, while electrostatic and acid-base interactions significantly depend on the medium’s conditions and the surface chemistry of the particles involved. Maximum adhesion occurs at neutral-basic pH with oxidized minerals and acidic pH with reduced minerals, highlighting the potential of bacterial systems in flotation and mineral leaching.