Produção biológica de ácido sulfúrico e seu emprego na extração de terras raras de fosfogesso

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Tayar, Samir Prioto
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Biorreatores; Ácido sulfúrico; Tecnologia de bioprocesso; Lixiviação bacteriana; Terras raras
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/238686

O Brasil é um dos países com maiores reservas de terras raras (TR) do mundo, mas não produz estes elementos por falta de tecnologia e impedimentos legais. Uma alternativa com potencial de alteração deste cenário é a extração a partir de resíduos urbanos ou industriais, como por exemplo o fosfogesso, material obtido do processamento da rocha fosfórica para obtenção de fósforo para produção de fertilizantes. Este é um resíduo abundante, que em muitos casos está associado a elementos terras raras, tório e urânio. Considerando que as TR estão presentes no fosfogesso predominantemente na forma de seus respectivos fosfatos, o emprego de ácido sulfúrico é uma forma efetiva de realizar a extração destes elementos. Entretanto, como há necessidade de utilizar grandes quantidades deste reagente, o custo do produto final se torna elevado, o que traz a necessidade de formas alternativas de extração. Neste aspecto, a presente tese apresenta o estudo da produção de ácido sulfúrico por micro-organismos acidofílicos visando a aplicação do ácido produzido na extração de terras raras. Para isso foi realizada coleta de amostras de drenagem ácida de mina, que foram submetidas a condições de crescimento de micro-organismos acidofílicos a 30 e 65 oC. Posteriormente foram empregados em ensaios de produção de ácido sulfúrico nas duas condições de temperatura e comparados com a produção da Acidithiobacillus thiooxidans. Neste experimento foi possível determinar que as três cepas utilizadas produziram 0,17; 0,10 e 0,04 mol H+ L-1 em 45 dias. Entretanto, nenhuma das cepas foi capaz de produzir mais do que a At. thiooxidans, que alcançou 0,25 mol H+ L-1 no mesmo tempo de experimento. Por esse motivo apenas esta bactéria foi utilizada para estudos em reator, no qual foram estudadas dois impelidores na presença e ausência de elementos traço. Neste experimento foi possível determinar que a adição de elementos traço não faz com que seja produzido mais ácido ao final, mas acelera a produção inicial e reduz a fase lag de crescimento. O emprego do impelidor do tipo hélice naval resultou na maior produção de ácido sulfúrico ao final do experimento. O ácido produzido foi empregado na extração de terras raras do fosfogesso que na condição de biolixivição two-step apresentou rendimento de 98% para neodímio e ≈ 60% para demais elementos TR. As formas de controle desta condição mostraram que o consumo ácido do fosfogesso eleva o pH do meio e prejudica o metabolismo da bactéria, o que resulta na menor produção de ácido da biolixiviação one-step. Após lixiviados, os elementos TR foram submetidos a precipitação com ácido oxálico concentrado, resultando na recuperação de 60% do total de TR presentes em 300 g de fosfogesso, mas concentrados em 0,92 g de oxalatos de terras raras, provando a eficácia do processo apresentado.