Биотехнология металлов

Биосорбция металлов из растворов
2

руд, концентратов, техногенного сырья с помощью микроорганизмов.

Литотрофные микроорганизмы используются

для окисления сульфидных минералов, металлов.
Продукты жизнедеятельности органотрофных микроорганизмов – для разрушения минералов горных пород путём их растворения, окисления металлов.
Биомасса, образованная органотрофными микроорганизмами, – для накапливания или осаждения из растворов цветных и редких металлов.

3

бактерий разрушать кристаллическую решетку сульфидных минералов

Процесс окисления (растворения) минералов и

перевод химических элементов (цветных, редких) из нерастворимого в растворимое состояние.

4

Р. Колмером и М. Хинклем была выведена бактерия
Thiobaccilius ferrooxidans

5

бактерий с окисляемым субстратом (сорбция, адгезия);
изменение физико-химических свойств окисляемых

субстратов и их транспорт в клеточную стенку;
окисление субстратов в поверхностных структурах клеток;
транспорт электронов и протонов; образование мембранного потенциала;
синтез АТФ и образование воды.

6

тионовыми бактериями Thiobacillus ferrooxidans
Источником углерода для роста бактерий служит

углекислый газ
Развиваются при рН от 1 до 4,8 с оптимумом при 2-3
Интервал температур составляет от 3 до 40°С с оптимумом при 28°С.

7

минерала.
Микроорганизмы осуществляют деструктирование кристаллической решетки минералов, транспорт в клетку окисляемых

элементов и их ферментативное окисление



4FeS04+ 02 + 2H2S04 2Fe2(S04)3+ 2Н20
8S + 1202 + 8Н20 8H2S04

8

Fe 3+. Бактерии при этом выполняют только каталитическую функцию, ускоряя

окисление Fe 2+ до Fe 3+, непосредственно не взаимодействуя с минералом.


При этом сера окисляется бактериями до серной кислоты:

9

(сульфид) Fе + оксидоредуктаза
Фермент сульфит Fe + оксидоредуктаза
10

экстремально термофильные сообщества. В микробиоценозах обнаружены также миксотрофные организмы и

гетеротрофные микроорганизмы Alicyclobacillus spp., Ferroplasma spp., Ferrimicrobium acidiphilum, присутствие которых увеличивает, по мнению ряда исследователей, скорость выщелачивания металлов.

11

урана бактериями:

21U02 + 02 + 2H2S04-»2U02S04+ 2Н20

14

урана, золота, серебра, меди и других металлов из окисных руд

или упорных сульфидных концентратов.

15

культуры существует несколько способов.

Наиболее эффективен способ культивирования железоокисляющих бактерий

в проточном электрохимическом культиваторе, что сопряжено с электровосстановлением субстрата. В промышленных масштабах чановое выщелачивание применяется при переработке комплексных медно-цинковых концентратов. В составе этих комплексных концентратов присутствуют несколько минералов — халькопирит (CuFeS2), пирит (FeS2), сфалерит (ZnS). За 72-96 ч выщелачивания извлекают около 90 % Zn, а также Си и Fe— соответственно 25 и 5 %.

Оловосодержащие концентраты включают пирит, халькопирит, арсенопирит и оловянные минералы в виде окислов олова. Из этого комплекса минералов бактерии окисляют прежде всего низкопотенциальный арсенопирит (FeAsS).

16

поэтому в значительной мере исключают выброс растворов в биосферу;
Подземное

выщелачивание исключает необходимость отвода больших участков земли под горные предприятия, при этом сохраняется ландшафт;
Общим для всех гидрометаллургических предприятий отходом являются растворы, содержащие тяжелые металлы;
Проблема обезвреживания твердых отходов биогидрометаллургических производств, например соединений мышьяка (арсенат железа или кальция), цианидов, роданидов и т. д.;
Микроорганизмы, применяемые в биогеотехнологии для получения металлов, не патогенны и поэтому не представляют опасности для окружающей среды.

17