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Dr. Iván Ñancucheo Profesor Asociado Universidad San Sebastián, Concepción Nuevas tendencias para el tratamiento de drenajes ácidos de minas y soluciones industriales utilizando reactores sulfidogénicos acidófilos”

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Dr. Iván ÑancucheoProfesor AsociadoUniversidad San Sebastián, Concepción

Nuevas tendencias para el tratamiento de drenajes ácidos de minas y soluciones industriales utilizando

reactores sulfidogénicos acidófilos”

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In contrast, although sulfur is usually very abundant in natural

and man-made acidic environments, there have been

relatively few studies on sulfur-cycling in these.

Acidophilic iron-oxidisers +

Acidophilic iron-reducers +

Acidophilic sulfur-oxidisers +

Acidophilic sulfate-reducers ?

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* Río Azufre; a small,

abandoned sulfur

mine; pH~ 2,3

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What is the problem to obtain acidophilic SRB cultures?

• Sulfidogenesis at low pH is a proton-consuming reaction. The pH of

enrichment cultures increases (→ pH ~7) and selects for neutrophiles, not

acidophiles

initial pH: 2.0 2.9 3.5 4.0 4.5

• Lactate as carbon source

pHinternal 6.5

pHexternal 2.0CH3COOH

CH3COO- + H+

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Fe-based medium Zn-based medium

sterile overlayer

overlay medium for direct isolation of

acidophilic SRB

underlay inoculated with acidophilic heterotroph AcidocellaPFBC

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Selective recovery of transition metals based on the different solubilities

of their sulfide phases

pH 2 pH 4 pH 7

Fe2+ Fe2+ Fe2+ FeS

Zn2+ Zn2+ ZnS

Cu2+ CuS

• many transition metals can be highly effectively removed from mine waters

as reduced sulfide minerals

• the challenge was to make a “clean” products, i.e, free of other metal

sulfides and other minerals such as gibbsite (Al(OH)3)

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Acidophilic sulfidogenic system operates as an

Upflow Biofilm Reactor (UBR)

Packed bed(immobilized SRB)

pH electrodeFeed in(pH 1.5-4)

Effluent out(pH 2-5)

meterpump

4 C3H8O3* + 7 SO4

2- + 14 H+ → 12 CO2 + 7 H2S + 16 H2O

H2S + Me2+ → MeS↓ + 2 H+

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Acidophilic sulfidogenic reactor performance data :

Mynydd Parys AMD, Wales, UK

Analyte Concentration

(mg/L)

SO42- 2750

Fe2+ 280

Al3+ 90

Mg2+ 80

Zn2+ 70

Cu2+ 45

Ca2+ 42

Na+ 15

Mn2+ 10

NH4+ 1.8

(pH 2.1)

Objective: selective removal of copper (as CuS)

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Acidophilic sulfidogenic reactor performance data:

Mynydd Parys AMD

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Acidophilic sulfidogenic reactor performance data:

Cwm Rheidol AMD, Wales

Analyte Concentration

(mg/L)

SO42- 1162

Fe2+ 167

Al3+ 13

Mg2+ 48

Zn2+ 196

Cu2+ trace

Ca2+ 20

Na+ 12

Mn2+ trace

(pH 2.5)

Objective: selective removal of zinc (as ZnS)

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• Fed characterized by extremely low pH (2.1) and zinc and iron as main transition metals (0.5 and 2 mM, respectively)

• The sulfidogenic system (2.3 L) was operated as a continuous flow mode unit for 99 days at 30°C

Simultaneous removal of Zn and Fe for treating acidic

mine water (Río Azufre; Arica y Parinacota Region)

Zn

GlycerolpH

Fe

Glycerol remaining

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Flow rate

Acetate

Bacteria

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Sulfate removal from extremely acidic wastewater* using the

acidophilic SRB bioreactor

Measurements correlate well with theoretic chemical stoichiometries

*pH 1.6 – 3

20 mM (~2 g/L) sulfate

no transition metals

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 20 40 60 80 100 120

Time (days)

Su

lfate

(m

M)

1.25

1.3

1.35

1.4

1.45

1.5

pH

feed pH

Sulfate in effluent

Sulfate added

4 C3H8O3* + 7 SO42- + 14 H+ → 12 CO2 + 7 H2S + 16 H2O

pH 1.45 – 1.3

~ 55 to 70 mM sulfate (~ 6.7 g/L)

no transition metals

Raffinate:

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Packed bed(immobilized SRB)

pH electrodeFeed in(pH 1.6)

Effluent out(pH 3)

meterpump

H2S → S0

At. ferrooxidans

Net reaction: SO42- + glycerol → S0 + CO2

Where does the H2S go?

SO42- → H2S

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As5 in acidic solutions ?

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Dr. Ivan Nancucheo

Universidad San Sebastián,

Concepción

Phone: + 56 9 4910 1205

[email protected]

Muchas gracias

Sabrina Hedrich; BGR, Germany

Gordon Southam; University of Queensland

Guilherme Oliveira, ITV, Brasil

Walter Mac Cormack; Instituto Antártico Argentino

Alex Schwarz; Universidad de Concepción

Pedro Galleguillos; CICITEM