Estudio y caracterización de un biorreactor de levantamiento por aire para su utilización en hidrometalurgia del litio

En el presente trabajo se estudia y caracteriza un biorreactor de levantamiento por aire (airlift reactor o ALR) para la producción de ácido sulfúrico biogenerado que se usará en la lixiviación de baterías usadas de Litio. Existen diferentes métodos de obtención de Litio a partir de fuentes como: salares, minerales y baterías agotadas. La importancia de este metal y sus aplicaciones son muchas lo que hace que su demanda vaya creciendo con el desarrollo de nuevas tecnologías. Se debe mencionar que uno de estos métodos es la hidrometalurgia con ácido sulfúrico, obtenido a través de microorganismos esta es una herramienta adicional que nos brinda una opción sustentable con el medio ambiente. Los microorganismos estudiados para este trabajo fue la bacteria Acidithiobacillus thiooxidans. Esta especie aeróbica se desarrolla en medios ácidos y es capaz de metabolizar las especies reducidas del azufre para el aumento de su biomasa y producción de energía, liberando así al medio ácido sulfúrico. Se seleccionó un biorreactor airlift (ALR) ya que este tipo de equipos presentan bajos niveles de cizallamiento para el microorganismo. Se tomó como referencia el reactor airlift que se encuentra en la Div. Procesos Químicos e Ingenieria del CNEA. Se calcularon los parámetros hidrodinámicos del biorreactor con el fin de caracterizarlo. Se determinó el tiempo de mezclado entre 14 seg y 31,7 seg, los valores de hold-up gaseosos ε_1=0,02 y ε_2=0,04 y los valores de Kla1=20 h"-1 y Kla2=40 h"-1. Se tomaron las velocidades superficiales de gas Ug_1=0,01m/s y Ug_2=0,02m/s tomadas de la bibliografía las cuales favorecen a los fenómenos de transferencia de masa. Se obtuvo valores de hold-up bajos que implica una mejor desgasificación en la zona superior del reactor. Los valores de Kla aumentaron con la velocidad superficial de gas, mejorando la transferencia de oxígeno al microrganismo. En cada ciclo de operación se calcula un volumen de ácido biogenerado equivalente a 2708 ml de ácido sulfúrico con una concentración de protones de 0,1574 M. De acuerdo a las velocidades de producción de sulfatos encontradas en bibliografía, el tiempo de un ciclo de operación varía desde 11,7 horas a 6,3 días. Finalmente, con la cantidad de ácido sulfúrico biogenerado obtenido se podrá procesar 84 gramos de batería previamente tratada