INFORME FINAL TÉCNICO PASANTÍAS TECNOLÓGICAS

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1 BioSigma - Fundación Chile INFORME FINAL TÉCNICO PASANTÍAS TECNOLÓGICAS Código Proy_ecto Titulo del Proyecto Adherencia Bio_películas Entidad ervisora Nacional Fundación Chile R.U.T.Entidad Supervisora Nacional Empresa Beneficiaria BioSigma S.A, RUT Empresa Beneficiaria F e - c ha Preparación Informe Específica y Formación de "Adherencia Específica y Formación de Biopeliculas" Página 1

2 BioSigma - Fundación Chile INDICE l. Fecha de Salida/Llegada Identificación de Empresa y del Pasante Grado de cumplimiento del programa de la Pasantía Cumplimiento del programa Logros destacables de la Pasantía Tecnológica y registro de actividades Fechas de realización y contenidos de los talleres Resultados y conclusiones... 5 "Adherencia Específica y Formación de Biopelículas" Página 2

3 BioSigma - Fundación Chile l. FECHA DE SALIDA/LLEGADA - Fecha Hitos Principales 30/09/2009 Fecha de Inicio de la Pasantía instituto de biotecnología, de la Universidad de Duisburg- Essen 28/12/2009 Fecha de Termino de la Pasantía en instituto de biotecnología, de la Universidad de Duisburg- Essen. 11. IDENTIFICACIÓN DE EMPRESA Y DEL PASANTE Empresa Beneficiaria: RUT NOMBRE Biosigma S.A. RAZON SOCIAL Biosi ma S.A. REPRESENTANTE LEGAL DIRECCION TELEFONO WEB (url) IFAX Antecedentes del pasante: Nombre Pasante RUT Domicilio Teléfono Profesión Cargo en la empresa "Adherencia Específica y Formación de Biopelículas" Página 3

4 BloSigma -Fundación Chile 11.1 Grado de cumplimiento del programa de la pasantía El programa de la pasantía se cumplió en un 70%, ya que se realizaron todos los experimentos programados con calcopirita, con 4 diferentes microorganismos (MOs) biomineros. Debido al tiempo requerido para los análisis por Microscopia de fuerza atómica y Microscopia de prueba de kelvin, que era de aproximadamente de un día por muestra era prácticamente imposible cumplir con el programa propuesto, ya que solo para calcopirita se tenían 38 muestras, debido a que fueron 4 los microorganismos evaluados, lo que implica que se requerían 38 días hábiles para el análisis de estas muestras por estas técnicas, además del tiempo requerido para la realización y montaje de los experimentos y las otras actividades programadas. Por lo cual las actividades se enfocaron a los experimentos en calcopirita, mineral que es el principal desafío de la empresa y las pruebas con otros minerales quedaron pendientes. Adicionalmente se incluyeron ensayos en columnas de calcopirita, que no estaban en el programa inicial y que nos permitió obtener valiosa información para elucidar el mecanismo de biolixiviación de la calcopirita en un modelo más parecido a la operación industrial en pilas de biolixiviación Logros destacables de la Pasantía Tecnológica y registro de actividades de innovación a ejecutar o ejecutadas durante la pasantía (actuales y/o futuras) Durante el desarrollo de la pasantía se usaron tres técnicas para el estudio de biopelículas, que nos permitieron el análisis sobre un mismo punto, evaluando diferentes aspectos de la interacción bacteria- mineral. Adicionalmente una de estas técnicas no está disponible en Chile, y cuyo uso nos permitió obtener resultados para acercarnos a resolver las interrogantes planteadas acerca de la transferencia de electrones del mineral al microorganismo que lleva a la biolixiviación del mismo. El análisis comparativo realizado de la formación de biopelículas sobre calcopirita de tres MOs biomineros puros y de un consorcio de los mismos, y su asociación con la biolixiviación de la calcopirita, nos entregó información que permitirá definir cual es el rol de estos MOs en el proceso y cuales son las condiciones que se deben aplicar para favorecerlo. El trabajo realizado y los resultados obtenidos durante esta pasantía, contribuyen a resolver la principal interrogante que se ha planteado la empresa sobre el mecanismo de biolixiviación de la calcopirita. El conocimiento de la importancia de la adherencia y formación de las biopelículas de los microorganismos sobre el mineral y el papel que cumplen en la biolixiviación del mismo nos permitirán introducir mejoras en el proceso, donde se favorezcan las condiciones que permitan aumentar la recuperación de cobre mediante el uso de microorganismos Fechas de realización y contenidos de los talleres: El trabajo se inició el día 30 de septiembre y finalizó el día 28 de diciembre.además del trabajo experimental realizado, las actividades desarrolladas durante este periodo incluyeron: Instrucción en el manejo y uso del microscopio de fuerza atómica (AFM) Instrucción del uso y manejo del Microscopio de prueba de kelvin (KPM) Aplicación de técnicas de tinción de componentes moleculares de la biopelícula (tinción de células y exopolisácaridos) Adiestramiento en el uso del software de procesamiento de imágenes obtenidas por "Adherencia Especffica y Formación de Biopelículas" Página 4

5 BloSigma -Fundación Chile microscopio de fuerza atómica, microscopio de prueba de kelvin y microscopio de epifluorescencia. "Adherencia Especffica y Formación de Biopelículas" Página 5

6 BioSigma - Fundación Chile Aplicación de técnicas de purificacíón y caracterización de exopolisácaridos 1.4 Resultados y conclusiones (en términos generales y específicos) Resultados: Se realizó un análisis comparativo del proceso de formación de biopelículas de 4 microorganismos sobre calcopirita en el tiempo. Se evaluó el proceso en diferentes etapas pudiéndose determinar en cada una de ellas, las células adheridas y el EPS producido. Adicionalmente se observó la influencia de la presencia de la biopelícula formada por cada uno de los microorganismos en la superficie eléctrica de la calcopirita. Se definió el microorganismo y la condición en la que la formación de la biopelícula ocurre más rápidamente. Los resultados mostraron que en la condición donde el número de células adheridos es más alto y hay una mayor producción de EPS el efecto en el potencial eléctrico de superficie es mayor, indicando o dando cuenta de la transferencia de electrones o capacidad conductora de la biopelícula. También se compararon las etapas de formación de biopelículas de los microorganismos biomineros sobre calcopirita en dos sistemas diferentes, en matraz y en columna. En esta última además se realizó el seguimiento de la liberación de cobre y hierro. Se determinó que en el sistema en columna el proceso de formación de la biopelícula es más lento. los resultados obtenidos en matraz y columna fueron consistentes ya que los MOs que formaron biopelícula más rápido en el sistema en matraz también lo hicieron más rápido en columna. Adicionalmente los resultados de recuperación de cobre en columna mostraron que los mejores resultados se obtuvieron con la mezcla de MOs o consorcio, el cual tiene una formación de biopelícula en los primeros 5 días de ensayo, con alta producción de EPS. Se produjeron los EPS de tres microorganismos biomineros, los cuales fueron purificados, hidrolizados y derivatizados para su caracterización por cromatografía de gases Conclusiones Se encontraron diferencias en velocidad en los procesos de formación de biopelículas y de producción de EPS sobre calcopirita con los microorganismos ensayados. Estas diferencias se ven reflejadas en la liberación de cobre. Nuestra bacteria Licanantay es el MO con formación más rápida de biopelícula sobre calcopirita en condiciones de ensayo. También los efectos sobre el potencial eléctrico de la superficie de la calcopirita fueron obtenidos en menor tiempo de incubación. En concordancia con los resultados previos obtenidos en BioSigma S.A, Wenelen es el MO con menos producción de EPS y como consecuencia su proceso de formación del biopelícula es más lento. El efecto en el potencial eléctrico de superficie de la calcopirita mostrado por las biopelículas formadas por MOs mineros estudiados, fue evidente al iniciarse la producción de EPS por lo mismos. "Adherencia Específica y Formación de Biopelículas Página 5

7 lnno\1 1 CORFO 1. Identificación del proyecto REVISIÓN INFORME FINAL PROYECTOS DIFUSIÓN Y TRANSFERENCIA TECNOLÓGICA Código del Proyecto: Linea de Financiamiento: Titulo del Proyecto: - Nombre de la Empresa: Tipo de Informe: Periodo de Desarrollo de las Actividades: Fecha de entrega del Informe: Ejecutivo Técnico: Ejecutivo Financiero: 10PTEC-6271 Pasant!a ADHERENCIA ESPECIFICA Y FORMACIÓN DE BIOPELÍCULAS Fundación Chile Informe Final 30/09/ /12/2009 Informe Final Marcelo Dentone Mi iam Jáuregui 2. Síntesis del Proyecto Pasantía de la empresa Biosigma para conocer el comportamiento y uso de las biopellculas en el fenómeno de transferencia de carga, lo que ayuda a entender y mejorar los procesos de biolixiviación en minerales de baja ley. La pasantía se realizará en el Centro de Biopelículas del Instituto de Biotecnología, de la Universidad de Duisburg- Essen, Alemania, en el laboratorio del Dr. Sand que es uno de los centros especializados en el mundo en investigación y desarrollo de biofilms. El objetivo es estudiar la adhesión especifica y la formación de biopeliculas de microorganismos mineros puros y sus consorcios en diferentes sustratos minerales y su correlación con la liberación de cobre del mineral Como objetivos especificas se señala: 1) Caracterización de la biopelicula formada por los microorganismos sobre el mineral usando microscopia de fuerza atómica (AFM) y microscopia de epifluorescencia (EPM). 2) Medición del potencial eléctrico sobre la superficie de los minerales con y sin bacterias mediante microscopia con sonda Kelvin (KPM). 3) Caracterizar químicamente los exopolisácaridos producidos por los microorganismos en su interacción con los diferentes sustratos minerales Las leyes de cobre están disminuyendo a nivel mundial y las estimaciones indican que seguirá descendiendo por lo que la biolixiviación es una alternativa importante de desarrollar. 3. Registro de Cambios Autorizados a los TTRR No hay cambios 1

8 lnno\j - 1 CORFO Beneficiarios del proyecto NO 1 Beneficiario BioSigma - Nombre Participante: Marlén Nayibe Barreto 1 r Teléfono: nbarreto@biosigma.cl Roa 5.- Análisis de las Actividades comprometidas y realizadas en el proyecto El programa se cumplió en lfnea con lo presupuestado y se realizaron todos los experimentos programados con los cuatro microorganismos. Se experimentaron algunas dificultades porque la duración de los análisis de microscopía de fuerza atómica y kelvin duran un día por muestra aproximadamente lo que totalizaba 38 dlas hábiles por lo que se decidió hacer la experimentación sólo en calcopirita. Este es el sustrato más importante para extraer el cobre. 6.- Conclusiones de la revisión Técnica Se aplicaron algunas técnicas imposibles de realizar en Chile con la tecnología disponible que confirmaron que la bacteria "Licanantay" (propiedad de BioSigma) como el microorganismo que forma de manera más rápida la biopellcula. También los efectos sobre el potencial eléctrico de la superficie de la calcopirita fueron obtenidos en menor tiempo de incubación con este micro organismo. Por el nivel de cumplimiento de las actividades se sugiere aprobar el informe final. 2