La amplia distribución de un microorganismo termoacidófilo en el mineral de una mina cuprífera a temperatura ambiente y en condición ácida, y su importancia en la biolixiviación del concentrado de calcopirita / The wide distribution of an extremely thermoacidophilic microorganism in the copper mine at ambient temperature and under acidic condition and its significance in bioleaching of a chalcopyrite concentrate

Thermoacidophiles can exist in a state of dormancy both in moderate temperatures and even in cold conditions in heap leaching. Sulphide mineral ores such as chalcopyrite produce sulfuric acid when exposed to the air and water. The produced sulfuric acid leads to the decrease of pH and exothermic reactions in heap leaching causing the temperature to increase up to 55 °C and the activation of thermoacidophilic microorganisms. The aim of the present study was to isolate indigenous extreme thermoacidophilic microorganisms at ambient temperature from Sarcheshmeh Copper Complex, to adapt them to the high pulp density of a chalcopyrite concentrate, and to determine their efficiency in chalcopyrite bioleaching in order to recover copper. In this study samples were collected at ambient temperature from Sarcheshmeh Copper Complex in Iran. Mixed samples were inoculated into the culture medium for enrichment of the microorganisms. Pure cultures from these enrichments were obtained by subculture of liquid culture to solid media. Morphological observation was performed under the scanning electron microscope. Isolates were adapted to 30% (w/v) pulp density. For the bioleaching test, the experiments were designed with DX7 software. Bioleaching experiments were carried out in Erlenmeyer flasks and a stirred tank reactor. The highest copper recovery in Erlenmeyer flasks was 39.46% with pulp 15%, inoculums 20%, size particle 90 pm and 160 rpm. The lowest recovery was 3.81% with pulp 20%, inoculums 20%, size particle 40 pm and 140 rpm after 28 days. In the reactor, copper recovery was 32.38%. Bioleaching residues were analyzed by the X-ray diffraction (XRD) method. The results showed no jarosite (KFe3(SO4)2(OH)6) had formed in the bioleaching experiments. It seems that the antagonistic reactions among various species and a great number of planktonic cells in Erlenmeyer flasks and the stirred tank reactor are the reasons for the low recovery of copper in our study.

Los microorganismos termoacidófilos pueden estar en estado latente tanto a temperatura moderada como baja, en lixiviación en pilas. Los minerales sulfurosos, como la calcopirita, producen ácido sulfúrico cuando se exponen al aire y al agua. El ácido sulfúrico producido conduce a la disminución del pH y a reacciones exotérmicas durante la lixiviación en pilas, lo que hace que la temperatura aumente hasta 55 °C y se activen los microorganismos termoacidófilos. El objetivo del presente estudio fue aislar del complejo de cobre Sarchesh-meh (Irán) microorganismos termoacidófilos extremos que proliferan a temperatura ambiente e investigar su adaptación a la alta densidad de pulpa del concentrado de calcopirita, así como su eficiencia para biolixiviarese mineral, con el objeto de recuperar el cobre. Se recogieron muestras a temperatura ambiente del citado complejo, y luego muestras mixtas se inocularon en un medio de cultivo de enriquecimiento. A partir de estos enriquecimientos, mediante el subcultivo del cultivo líquido a medio sólido, se obtuvieron cultivos puros. La observación morfológica se realizó bajo microscopio electrónico de barrido. Los aislados estaban adaptados al 30% p/v de densidad de pulpa. Para la prueba de biolixiviación, los experimentos fueron diseñados con el software DX7. Los experimentos de biolixiviación se llevaron a cabo en Erlenmeyers y en un reactor tanque con agitación. La mayor recuperación de cobre en los Erlenmeyers fue del 39,46% y se obtuvo con la pulpa al 15%, un inóculo del 20%, un tamaño de partícula de 90 µm y una agitación de 160 rpm. La menor recuperación fue del 3,81% y se obtuvo con la pulpa al 20%, un inóculo del 20%, un tamaño de partícula de 40 µm y una agitación de 140 rpm, después 28 días. En el reactor, la recuperación del cobre fue del 32,38%. El análisis de difracción de rayos X (XRD) no mostró que se formara jarosita (KFe3-#91;SO4-#93;2-#91;OH-#93;6) en los experimentos de biolixiviación. Dicha técnica sirve para determinar la estructura cristalina de una sustancia desconocida. Al parecer, las reacciones antagónicas entre las diversas especies y el mayor número de células planctónicas en los Erlenmeyers y en el reactor fueron las causas de la baja recuperación de cobre observada en este estudio.

Degradación de hojarasca y aporte de nutrientes del manglar en la Laguna Mecoacán, Golfo de México / Leaf litter degradation and nutrient supply in the mangroves of Mecoacán Lagoon, Gulf of Mexico

Resumen Los manglares son ecosistemas de importante productividad primaria, donde se establece un flujo de energía (nutrientes) con zonas adyacentes y su ambiente acuático, impulsado principalmente por los procesos de degradación. El objetivo del estudio fue estimar el coeficiente de degradación diario (k) de hoja de mangle por medio de bolsas de degradación, en relación con los factores físico químicos del suelo y el aporte de nutrientes (fósforo y nitrógeno) en sedimento del manglar de la Laguna Mecoacán, Golfo de México. El coeficiente de degradación se estimó por medio de bolsas de degradación de hojarasca en seis sitios de monitoreo mensual. Se identificó una rápida degradación durante el primer mes de hasta 51 % en Avicennia germinans (L.) Stearn asociado a procesos de lixiviación por condiciones de inundación. La degradación (k) de Rhizophora mangle L. (k= 0.0052 ± 0.0002) (F= 12.2 p<0.05 n= 216) y Laguncularia racemosa (L.) Gaertn (k= 0.005 ± 0.0003) (F= 3.7 p= 0.02 n= 108) difieren significativamente de A. germinans (k= 0.009 ± 0.0003) (F= 1.2 p= 0.02 n= 216). En relación al T50 de R. mangle y L. racemosa presentaron mayor tiempo de degradación (133 y 138 días respectivamente) comparado con A. germinans (74 días). Se registró una correlación significativa entre la materia orgánica y la humedad del suelo con la constante de descomposición de A. germinans (r= 0.65 p< 0.05 y r= 0.55 p< 0.05 respectivamente). El más alto contenido de nitrógeno total se dio en Pajaral (2 683 mg.Kg) y presentó alta correlación con el contenido de materia orgánica (r= 0.9 p= 0.03); en relación al fósforo total, el nivel más alto se presentó en Boca (2 031 mg.Kg) correlacionado de forma negativa con el pH (r= -0.61 p< 0.05). En conclusión, las diferencias en la velocidad de degradación de las hojas de mangle dependen de la especie (composición foliar), tiempo de exposición o inmersión en agua (patrón de inundación) y heterogeneidad del sedimento (i.e., textura, pH, contenido de humedad y densidad aparente).

Abstract Mangroves are ecosystems with a high primary productivity that is mainly driven mainly by degradation processes. Energy (nutrients) flows from mangroves toward adjacent zones and the surrounding aquatic environment. The objective of the present study was to estimate the daily degradation coefficient (k) of mangrove leaves in relation to physical-chemical soil factors and in situ nutrient supply (phosphorus and nitrogen) in Mecoacán Lagoon, Gulf of Mexico. Leaf litter degradation bags were placed at six monthly monitoring sites to evaluate degradation and to calculate the corresponding degradation coefficients. A rapid degradation of up to 51 % was observed for Avicennia germinans (L.) Stearn during the first month in association with leaching resulting from flood conditions. The degradation of Rhizophora mangle (L.) (k= 0.0052±0.0002) (F= 12.2 p< 0.05 n= 216) and Laguncularia racemosa (L.) Gaertn (k= 0.005±0.0003) (F= 3.7 p= 0.2 n= 108), differed significantly from that of A. germinans (k= 0.009 ± 0.0003) (F= 1.2 p= 0.2 n= 216) did not present significant differences. To reach T50 degradation, R. mangle and L. racemosa required more time (133 and 138 days, respectively) than A. germinans (74 days). Organic matter and soil humidity were significantly correlated with the decay constant of A. germinans (r= 0.65 p< 0.05 and r= 0.55 p< 0.05, respectively). Total nitrogen content was highest in the Pajaral site (2 683 mg.kg) and was also highly correlated with organic matter content (r= 0.9 p= 0.003). Total phosphorus content was highest in the Boca site (2 031 mg.kg) and was also negatively correlated with pH (r= -0.61 p= 0.004). In conclusion, differences in the rate of mangrove leaf degradation depend on the involved species (leaf composition), time of exposure or immersion in water (flooding patterns) and sediment heterogeneity (i.e., texture, pH, humidity content and bulk density). Rev. Biol. Trop. 66(2): 892-907. Epub 2018 June 01.