Bioleaching, Ekstraksi Logam Menggunakan Jasa Organisme

Bioleaching ialah ekstraksi logam dari bijihnya melalui penggunaan organisme hidup. Ini jauh lebih jelas dibandingkan pencucian tumpukan tradisional meng-gunakan sianida.  bioleaching adalah salah satu dari beberapa aplikasi dalam biohydrometallurgy dan beberapa metode yang digunakan untuk memulihkan tembaga, seng, timah, arsen, antimon, nikel, molibdenum, emas, perak, dan kobalt.

PROSES BIOLEACHING

Bioleaching  dapat melibatkan banyak besi ferro dan bakteri pengoksidasi belerang, termasuk Acidi thiobacillus ferrooxidans dan Acidithiobacillus (terutama dikenal sebagai Thiobacillus). Sebagai prinsip umum, ion Fe3+ yang digunakan untuk mengoksidasi bijih. Langkah ini sepenuhnya bebas dari mikroba. Peran bakteri adalah oksidasi lebih lanjut dari bijih tersebut, tetapi juga regenerasi oksidan kimia Fe3+ dari Fe2 +.

Misalnya, bakteri mengkatalisis penguraian mineral pyrite (FeS2) dengan mengoksidasi sulfur dan logam (dalam hal ini besi ferro, Fe2+) menggunakan oksigen. Ini menghasilkan produk-produk yang larut yang dapat dimurnikan dan dikilangkan lebih lanjut untuk menghasilkan logam yang diinginkan.

Pencucian pyrite (FeS2): Pada tahap pertama, disulfida dioksidasi secara spontan menjadi tiosulfat melalui ion ferri (Fe3+), yang pada gilirannya direduksi untuk menghasilkan ion ferro (Fe2+):

I. FeS2 + 6 Fe3+ + 3 H2O → 7 Fe2+ + S2O32- + 6 H+ (spontan)

Ion ferro kemudian dioksidasi oleh bakteri menggunakan oksigen:

II. 4Fe2+ + O2 + 4H+ → 4Fe3+ + 2H2O (pengoksidasi besi)

Tiosulfat juga dioksidasi oleh bakteri untuk menghasilkan sulfat:

III. S2O32-  +  2O2  +  H2O  →  2SO42-  + 2H+

(pengoksidasi sulfur)

Ion ferri dihasilkan dalam reaksi (II) dioksidasi sulfida lebih banyak  seperti dalam reaksi (I), menutupi siklus dan jaringan reaksi yang dimaksud:

IV. 2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+

Produk bersih dari reaksi ini adalah ferro sulfat yang larut dan asam sulfat.

Proses oksidasi dengan mikroba terjadi pada membran sel bakteri. Elektron lewat melalui sel-sel dan digunakan dalam proses biokimia untuk menghasilkan energi bagi bakteri sambil mereduksi oksigen menjadi air. Reaksi kritisnya ialah oksidasi sulfida oleh ion ferri. Peranan utama tahapan bakteri ialah regenerasi reaktan ini.

Proses untuk tembaga sangat mirip, tetapi efisiensi dan kinetikanya bergantung pada mineralogi tembaga. Mineral-mineral yang paling efisien ialah mineral-mineral supergen seperti chalcocite (Cu2S) dan covellite (CuS). Mineral tembaga utama chalcopyrite (CuFeS2) tidak tercucikan dengan sangat efisien, yang mana mengapa teknologi memproduksi-tembaga dominan tetap flotasi, yang diikuti dengan peleburan dan pemurnian. Pencucian CuFeS2 mengikuti dua tahap yang dilarutkan dan kemudian dioksidasi lebih lanjut, dengan ion  Cu2+ yang tersisa dalam larutan.

Pencucian Chalcopyrite:

(I) CuFeS2 + 4Fe3+  →  Cu2+ + 5Fe2+ + 2S0    (spontan)

(II) 4Fe2+ + O2 + 4H+  → 4Fe3+  +  2H2O (pengoksidasi besi)

(III) 2S0  +  3O2  +  2H2O  →  2SO42-  +  4H+

(pengoksidasi belerang)

Reaksi bersih:

(IV) CuFeS2  +  4O2 → Cu2+  +  Fe2+  +  2SO42-

Pada umumnya, sulfida pertama kali dioksidasi menjadi unsur belerang, dimana disulfida dioksidasi menghasilkan tiosulfat, dan proses di atas dapat diterapkan pada biji sulfida lain. Bioleaching bijih non-sulfida seperti pitchblende juga menggunakan besi ferri sebagai oksidan, misalnya:

UO2 + 2 Fe3+ → UO22+ + 2 Fe2+

Dalam hal ini, tujuan tunggal langkah bakteri adalah regenerasi Fe3+. Bijih besi sulfida dapat ditambahkan untuk mempercepat proses dan memberikan sumber zat besi. Bioleaching bijih non-sulfida oleh lapisan limbah sulfida dan unsur sulfur, dikolonisasi oleh Acidithiobacillus spp., Telah dicapai, yang menyediakan strategi untuk pencucian dipercepat bahan yang tidak mengandung mineral sulfida.

colonized by Acidithiobacillus spp., has been accomplished, which provides a strategy for accelerated leaching of materials that do not contain sulfide minerals.

 PROSES LEBIH LANJUT

Ion tembaga (Cu2+)yang terlarut dikeluarkan dari larutan dengan ekstraksi pelarut pertukaran ligan, yang meninggalkan ion lain dalam larutan. Tembaga akan dihilangkan melalui pengikatan ligan, yang merupakan molekul besar yang terdiri dari sejumlah gugus yang lebih kecil, masing-masing memiliki sepasang elektron menyendiri. Kompleks ligan-tembaga diekstraksi dari larutan menggunakan pelarut organik seperti minyak tanah:

Cu2+(aq) + 2LH(organik) → CuL2(organik) + 2H+(aq)

Ligan menyumbangkan elektron untuk tembaga, menghasilkan kompleks – atom logam pusat (tembaga) terikat pada ligan. Karena kompleks ini tidak memiliki muatan, itu tidak lagi tertarik pada molekul air yang polar  dan larut dalam minyak tanah, yang kemudian dengan mudah dipisahkan dari larutan. Karena reaksi awal adalah reversibel, itu ditentukan oleh pH. Menambahkan asam pekat membalikkan persamaan, dan ion tembaga kembali ke larutan berair.

Kemudian tembaga dilewatkan melalui proses elektro-winning untuk meningkatkan kemurniannya: Sejumlah arus listrik dilewatkan melalui larutan ion tembaga yang dihasilkan. Karena ion tembaga memiliki muatan 2+, mereka tertarik ke katoda negatif dan berkumpul di sana.

Tembaga dapat juga dipekatkan dan dipisahkan melalui penggantian tembaga dengan Fe dari besi skrap:

Cu2+(aq) + Fe(s) → Cu(s) + Fe2+(aq)

Elektron yang hilang dari besi diambil oleh tembaga. Tembaga adalah agen pengoksidasi (ia menerima elektron), dan besi adalah zat pereduksi (kehilangan elektron).

Jejak logam mulia seperti emas dapat dibiarkan dalam larutan asli. Perlakuan campuran dengan natrium sianida dengan adanya oksigen bebas melarutkan emas. Emas akan dihilangkan dari larutan dengan menyerap pada arang (mengambilnya di permukaan).

BIOLEACHING DENGAN JAMUR

Beberapa spesies jamur dapat digunakan untuk bioleaching. Jamur dapat tumbuh pada berbagai substrat yang berbeda, seperti skrap elektronik, catalytic converter, dan debu yang terbang dari pembakaran limbah rumah tangga.

Percobaan telah menunjukkan bahwa dua strain jamur (Aspergillus niger, Penicillium simplicissimum) mampu memobilisasi Cu dan Sn sebesar 65%, dan Al, Ni, Pb, dan Zn lebih dari 95%. Aspergillus niger dapat menghasilkan beberapa asam-asam organik seperti asam sitrat. Bentuk pencucian ini tidak bergantung pada oksidasi mikroba dari logam melainkan menggunakan metabolisme mikroba sebagai sumber asam yang secara langsung melarutkan logam.

DIBANDINGKAN DENGAN TEKNIK EKSTRAKSI LAIN

 Ekstraksi melibatkan banyak langkah mahal seperti pemanggangan dan peleburan, yang membutuhkan konsentrasi yang cukup dari unsur-unsur dalam bijih dan tidak ramah lingkungan. Konsentrasi rendah tidak masalah bagi bakteri karena mereka hanya mengabaikan limbah yang mengelilingi logam, mencapai hasil ekstraksi lebih dari 90% dalam beberapa kasus.

Mikroorganisme ini benar-benar mendapatkan energi dengan mengurai mineral menjadi elemen-elemen penyusunnya. Perusahaan hanya mengumpulkan ion keluar dari larutan setelah bakteri selesai. Ada jumlah terbatas bijih.

Keutungan Terkait dengan Bioleaching

  • Ekonomi: bioleaching pada umumnya sederhana dan, oleh karena itu, lebih murah untuk mengoperasikan dan memelihara daripada proses tradisional, karena spesialis lebih sedikit diperlukan untuk mengoperasikan pabrik kimia yang kompleks.
  • Lingkungan: Proses ini lebih ramah lingkungan daripada metode ekstraksi tradisional.  Untuk perusahaan ini berarti sebuah keuntungan, karena perlu membatasi emisi sulfur dioksida selama peleburan yang mahal. Kerusakan lanskap tidak terjadi, karena bakteri yang terlibat tumbuh secara alami, dan sekitar tambang dapat dibiarkan relatif tak tersentuh. Karena bakteri berkembang biak dalam kondisi tambang, mereka mudah dibudidayakan dan didaur ulang.
  • Konsentrasi bijih: Bioleaching dapat mengekstrak logam dari bijih yang terlalu miskin untuk teknologi lainnya. Hal ini dapat digunakan untuk meng-gantikan sebagian crushing dan grinding yang luas yang diterjemahkan menjadi biaya mahal dan konsumsi energi dalam proses konvensional.

Kerugian Terkait dengan Bioleaching Selanjutnya

  • Ekonomu: Proses pencucian dengan bakteri sangat lambat dibandingkan dengan peleburan. Ini berdampak pada kurang memberi keuntungan serta menimbulkan penundaan yang signifikan dalam cash-flow untuk kilang baru.
  • Lingkungan: Kimia racun terkadang dihasilkan dalam proses ini. Asam sulfat dan ion H+ yang telah terbentuk dapat bocor ke dalam tanah dan air permukaan berubah jadi asam, menyebabkan kerusakan lingkungan. Ion-ion logam berat seperti besi, seng, dan arsenik merembes selama drainase asam mineral. Ketika pH dari asam ini naik, sebagai akibat dari pengenceran oleh air tawar, ion-ion ini mengendap, membentuk polusi yang disebut “Yellow Boy”. Untuk alasan ini, rancangan bioleaching harus direncanakan dengan hati-hati, karena proses ini dapat  menyebabkan gagalnya “biosafety.”

Pada waktu saat ini, itu lebih ekonomis untuk melebur bijih tembaga daripada menggunakan bioleaching, karena konsentrasi tembaga dalam bijih pada umumnya cukup tinggi. Keuntungan yang diperoleh dari kecepatan dan hasil peleburan membenarkan biayanya.

Meskipun demikian, di tambang tembaga terbesar di dunia, Escondida di Chili proses ini tampaknya menguntungkan. Namun, konsentrasi emas dalam bijih pada umumnya sangat rendah. Biaya yang lebih rendah dari pencucian bakteri dalam kasus ini melebihi waktu yang dibutuhkan untuk mengekstrak logam. Secara ekonomi juga sangat mahal dan banyak perusahaan sekali dimulai tidak dapat memenuhi permintaan dan berakhir dengan utang.***

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s