Los microorganismos que hacen el trabajo
Los principales actores de la biolixiviación son bacterias quimiolitótrofas acidófilas: Acidithiobacillus ferrooxidans, que oxida Fe²⁺ a Fe³⁺ (el agente lixiviante clave), y Acidithiobacillus thiooxidans, que oxida el azufre elemental. A altos potenciales redox, Leptospirillum ferrooxidans se vuelve dominante y más eficiente. Para las pilas que operan a mayor temperatura (>50 °C), entran en juego archeas termófilas como Acidianus brierleyi.
Mantener estas bacterias en sus condiciones óptimas no es trivial. La pila es un bioreactor heterogéneo a escala de hectáreas: la temperatura, el pH y el oxígeno disuelto varían con la profundidad, la zona de la pila y las condiciones climáticas. Solo un sistema de monitorización distribuida puede capturar esta variabilidad.
Parámetros críticos y rangos óptimos
pH de la solución PLS: rango óptimo 1.4–2.0 para bacterias mesófilas. Por encima de 2.5 la actividad bacteriana cae drásticamente y puede producirse precipitación de jarosita que obstruye los poros de la pila. Por debajo de 1.2 el entorno es excesivamente corrosivo y la diversidad bacteriana disminuye.
Potencial Redox (Eh): la relación Fe³⁺/Fe²⁺ en solución es el parámetro que determina la capacidad oxidante del sistema. Para A. ferrooxidans el rango óptimo es 400–600 mV (referencia Ag/AgCl). Para Leptospirillum: 600–750 mV. Valores por encima de 800 mV indican que el sistema está sobresaturado de Fe³⁺ y la actividad bacteriana ya no es el factor limitante.
Oxígeno disuelto (DO): mínimo 2 mg/L en la solución PLS. Valores inferiores indican que las bacterias aerobias están limitadas por la disponibilidad de oxígeno y se debe aumentar la aireación de la pila mediante difusores de burbuja fina.
Temperatura: entre 30 y 45 °C para bacterias mesófilas estándar. La temperatura de pila se puede controlar parcialmente ajustando el caudal y la temperatura de la solución de riego.
- pH medición: electrodos de vidrio con referencia Ag/AgCl, resolución 0.01 pH
- Redox/Eh: electrodos de platino + referencia Ag/AgCl, rango -1000 a +1000 mV
- Oxígeno disuelto: sensores ópticos de fluorescencia (sin membrana permeable)
- Temperatura: sondas Pt100 de inserción a distintas profundidades de pila
- Caudal PLS: caudalímetros electromagnéticos por ramal de drenaje
Cómo funciona el control automático en lazo cerrado
El gateway IoT edge recibe lecturas de pH y Eh cada 30 segundos. Un controlador PID compara el pH medido con el setpoint (p. ej. 1.7) y calcula la señal de control proporcional-integral-derivativa. Las bombas dosificadoras de H₂SO₄ reciben esta señal y ajustan el caudal de ácido en consecuencia.
El control manual típico en heap leach toma muestras cada 4–8 horas, lleva los resultados al laboratorio (30–60 minutos), y ajusta las bombas a mano. Durante ese intervalo el pH puede haberse desviado varias décimas del valor óptimo. El control automático cierra el lazo en segundos, manteniendo el pH dentro de ±0.05 unidades del setpoint.
Resultados documentados en instalaciones reales
Las instalaciones de cobre en Chile y Perú que han implementado control automático de proceso en heap leach reportan mejoras de extracción de cobre entre el 8 y el 15% respecto al control manual, reducción del consumo de ácido sulfúrico del 10–15% por optimización de la dosificación, y reducción de episodios fuera de rango que requieren intervención de emergencia superior al 80%.
El sistema IoT también integra la monitorización del dique de relaves asociado: piezómetros de cuerda vibrante que detectan cambios en la presión de poros del dique con 24 horas de antelación respecto a la detección visual, cumpliendo el Reglamento 248 de Sernageomin para seguridad de relaves.