Repositorio
Institucional

Jeison, David

Sustainable biocementation of mine tailings: Reduction of urea requirements through bicarbonate-based MICP

ELSEVIER

ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY & INNOVATION

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Microbially induced calcite precipitation (MICP) has emerged as a promising technique to contribute to a more sustainable management of mine tailings deposits. While ureolytic activity has been the predominant driver of conventional MICP to date, the associated release of ammonia poses significant environmental hazards. This study explores a novel, environmentally friendly approach by replacing urea with sodium bicarbonate as the carbon source for MICP, with the aim of reducing urea requirements and thus ammonia release. Leveraging the principles of the MICP, it was observed that when urea concentration was reduced to 0.7 M, by replacing it with bicarbonate, surface strength was close to 400 kPa. Furthermore, wind tunnel testing showed a significant reduction in dust emission, where the mass loss rate of the biocemented sample was below 10 kg m-2 h-1, which means a 9-fold reduction compared to untreated samples. So, it was demonstrated that bicarbonate can effectively replace urea, achieving a relevant reduction of up to 75 % in urea use without compromising the surface strength of the biocemented tailings and reducing the environmental hazards of ammonia release. These results highlight the potential of bicarbonate-based MICP as an innovative and sustainable approach to mitigate the environmental impacts associated with tailings deposits.La precipitación de calcita inducida por microorganismos (MICP) ha surgido como una técnica prometedora para contribuir a una gestión más sostenible de los depósitos de relaves mineros. Si bien la actividad ureolítica ha sido el principal impulsor de la MICP convencional hasta la fecha, la liberación de amoníaco asociada plantea importantes riesgos ambientales. Este estudio explora un enfoque novedoso y respetuoso con el medio ambiente al reemplazar la urea con bicarbonato de sodio como fuente de carbono para la MICP, con el objetivo de reducir los requerimientos de urea y, por lo tanto, la liberación de amoníaco. Aprovechando los principios de la MICP, se observó que cuando la concentración de urea se redujo a 0,7 M, al reemplazarla con bicarbonato, la resistencia superficial fue cercana a 400 kPa. Además, las pruebas en túnel de viento mostraron una reducción significativa en la emisión de polvo, donde la tasa de pérdida de masa de la muestra biocementada fue inferior a 10 kg m-2 h-1, lo que significa una reducción de 9 veces en comparación con las muestras no tratadas. Se demostró que el bicarbonato puede sustituir eficazmente a la urea, logrando una reducción significativa de hasta el 75 % en su consumo sin comprometer la resistencia superficial de los relaves biocementados y reduciendo los riesgos ambientales derivados de la liberación de amoníaco. Estos resultados ponen de manifiesto el potencial de la tecnología MICP basada en bicarbonato como un enfoque innovador y sostenible para mitigar los impactos ambientales asociados a los depósitos de relaves.

artículo original

MICP

Tailings

Biocementation

Urea

Bicarbonate

10.1016/j.eti.2025.104255

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CARBONATE PRECIPITATION

NITROGEN

IMPROVEMENT

POLLUTION

CARBONATE PRECIPITATION

NITROGEN

IMPROVEMENT

POLLUTION

Biotecnología Ambiental

Ingeniería Ambiental y Geológica

Minería y Procesamiento de Minerales

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WOS:001498338500004

Sustainable biocementation of mine tailings: Reduction of urea requirements through bicarbonate-based MICP

artículo original

ELSEVIER

ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY & INNOVATION

Biotechnology & Applied Microbiology

Engineering, Environmental

Environmental Sciences

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2352-1864

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ANID through project ANID/FONDECYT [1190664]

ANID [21201013, ANID/FONDAP/15130015]

CRHIAM Centre [ANID/FONDAP/15130015, ANID/FONDAP/1523A0001]

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