Campos Araneda, Víctor LeandroAguad Poblete, Heidi Beatriz2026-01-222026-01-222025https://repositorio.udec.cl/handle/11594/13638Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Ciencias con mención en Microbiología.El plomo (Pb) es un metal pesado tóxico y no biodegradable, cuya presencia, producto de actividades industriales y procesos naturales, en ambientes terrestres, acuáticos y aéreos representa una amenaza grave para la salud humana y para la ecología (Sharma & Shukla, 2021; Qiao et al., 2019; Kalita & Joshi, 2017). Predomina en la naturaleza como Galena (PbS), aunque su oxidación da origen a fases secundarias más móviles como Cerusita y Anglesita (Klein & Hurlbut, 1997). Si bien, en Chile se reconoce una preocupación por la contaminación de los suelos con metales pesados; no existe actualmente ninguna legislación nacional al respecto. Frente a las limitaciones de las técnicas físico-químicas convencionales para remover Pb, la biorremediación surge como una alternativa eficaz y sostenible, utilizando bacterias resistentes capaces de inmovilizar metales por biosorción, bioacumulación, biotransformación o biomineralización (Pande et al., 2022). En particular, el proceso MICP (precipitación de carbonatos inducida microbianamente), mediado por bacterias ureolíticas, permite incorporar Pb en la red cristalina de la Calcita, reduciendo su movilidad y toxicidad (Kang et al., 2014; Wei et al., 2022). Esta tesis propone identificar una cepa ureolítica tolerante a Pb desde un relave polimetálico (Au, Ag, Cu, Pb y Zn) chileno, con el fin de evaluar su potencial para la inmovilización del metal mediante la técnica de biorremediación MICP. La caracterización geológica del relave minero se llevó a cabo mediante técnicas granulométricas, FRX, DRX, ICP-OES y QEMSCAN. La muestra presentó una mineralogía dominada por feldespatos (42,46%) y Cuarzo (26,02%), con sulfuros en baja proporción (0,45%), destacando Galena (0,1%) y Pirita (0,22%) como posibles fuentes de Pb. Se identificaron fases que podrían contener plomo sorbido, como Jarosita (0,12%) y óxidos/hidróxidos de Fe (1,1%). También se detectó Fe metálico (1,04%) de probable origen sintético. La muestra evidencia procesos de alteración de baja temperatura, con reemplazo parcial de silicatos y Fe metálico por arcillas y Goethita. Con el fin de conocer la diversidad microbiana se realizó una extracción y secuenciación masiva de ADN, cuyo resultado reveló una comunidad bacteriana compuesta principalmente por Proteobacteria (76,73%), con predominancia de Gammaproteobacteria (55,64%). Se aislaron 12 cepas bacterianas, de las cuales tres (RO-01, RO-11 y RO-14) mostraron alta actividad ureolítica. La cepa RO-01, identificada como Sphingobium sp., presentó la mayor tolerancia a Pb (hasta 10 mM) y fue seleccionada para estudios de MICP en reactores batch. En caldo químicamente definido, suplementado con 40% Urea (MQD-Urea) y 0,5 mM de Pb, Sphingobium RO-01 logró remover el alrededor de 82% del Pb soluble en 48 h, sin remoción en controles abióticos. La biomineralización fue confirmada por SEM-EDS, detectándose CaCO3 y una creciente incorporación de Pb en los cristales con el tiempo. La cepa también toleró otros metales como Cu, Se y Ni, pero mostró baja tolerancia a As y Cd. Estos resultados confirman la capacidad de la cepa Sphingobium RO-01 para inmovilizar Pb mediante biomineralización, abriendo posibilidades para su aplicación en sistemas de tratamiento biológico de pasivos mineros.Lead (Pb) is a toxic and non-biodegradable heavy metal. Its presence in terrestrial, aquatic, and aerial environments, resulting from industrial activities and natural processes, poses a serious threat to both human health and the environment (Sharma & Shukla, 2021; Qiao et al., 2019; Kalita & Joshi, 2017). In nature, it predominantly occurs as Galena (PbS), although oxidation generates more mobile secondary phases such as Cerussite and Anglesite (Klein & Hurlbut, 1997). While Chile is concerned about soil contamination by heavy metals, there is currently no national legislation addressing this issue. Considering the limitations of conventional physicochemical techniques for Pb removal, bioremediation emerges as an effective and sustainable alternative, employing resistant bacteria capable of immobilizing metals through biosorption, bioaccumulation, biotransformation, or biomineralization (Pande et al., 2022). In particular, the MICP (microbially induced carbonate precipitation) process, mediated by ureolytic bacteria, enables Pb incorporation into the calcite crystal lattice, thereby reducing its mobility and toxicity (Kang et al., 2014; Wei et al., 2022). The objective of this thesis is to isolate a Pb-tolerant ureolytic strain from Chilean polymetallic (Au, Ag, Cu, Pb, and Zn) tailings, and to evaluate its potential for metal immobilization via the MICP bioremediation process. The geological characterization of the mine tailings was conducted through particle size analysis, XRF, XRD, ICP-OES, and QEMSCAN techniques. The sample exhibited a mineralogy dominated by feldspars (42.46%) and quartz (26.02%), with a low proportion of sulfides (0.45%), where galena (0.1%) and pyrite (0.22%) stood out as potential sources of lead. Phases likely to contain sorbed lead were also identified, such as jarosite (0.12%) and iron oxides/hydroxides (1.1%). Metallic iron (1.04%) of probable synthetic origin was detected as well. Evidence of low-temperature alteration processes was observed, including partial replacement of silicates and metallic iron by clays and goethite. To assess microbial diversity, bulk DNA extraction and sequencing were performed, revealing a bacterial community composed primarily of Proteobacteria (76.73%), with Gammaproteobacteria (53.64%) as the dominant class. Twelve bacterial strains were isolated, three of which (RO-01, RO-11, and RO-14) displayed strong ureolytic activity. Strain RO-01, identified as Sphingobium sp., showed the highest Pb tolerance (up to 10 mM) and was selected for MICP studies in batch reactors. In MQD-Urea broth with 0.5 mM Pb, Sphingobium RO-01 removed approximately 82% of soluble Pb within 48 h, while no removal occurred in abiotic controls. Biomineralization was confirmed by SEM-EDS, which detected CaCO3 and demonstrated progressive Pb incorporation into the crystals over time. The strain also tolerated other metals such as Cu, Se, and Ni, but showed low tolerance to As and Cd. These findings confirm the ability of the Sphingobium RO-01 strain to immobilize Pb through biomineralization, highlighting its potential for application in biological treatment systems for mining waste.esCC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 InternationalBiorremediaciónMetales pesadosPlomo AnálisisContaminación de suelosMineríaThesisBuena SALUDCiudades y comunidades sostenibles