Biogeochemia

(ługowanie

mikrobiologiczne)

wykorzystuje

aktywność

metaboliczną

mikroorganizmów w praktycznym

celu – pozyskania rozproszonych w

minerałach lub skałach substancji

nieorganicznych lub też w celu

wyizolowania cennych pierwiastków

ze skał i minerałów skałotwórczych.

Biotechnologiczne

metody

pozyskiwania

pierwiastków:1)

Zdolność

niektórych

bakterii

chemolitotroficznych do produkcji

kwasów, które rozpuszczają zawarte

w minerałach związki chemiczne (tzw.

wymywanie).2) Mikroorganizmy które

wykazują swoiste powinowactwo z

określonymi

pierwiastkami

akumulując je w swoich komórkach.

W

kolejnym

etapie

następuje

wyizolowanie pierwiastka lub związku

chemicznego z organizmu żywego.

Mikroorganizmy

stosowane

do

procesów ługowania:1)bakterie z

rodziny Thiobacillus – zazwyczaj

autotroficzne

bakterie

tlenowe,

niektóre z nich posiadają zdolność do

redukcji azotanów w warunkach

beztlenowych2)bakterie

chemolitotroficzne tlenowe z rodziny

Thiobacillus które energie niezbędną

na podtrzymanie metabolizmu czerpią

w

wyniku

reakcji

chemicznych:

utlenienie siarki elementarnej lub

siarczków, źródłem węgla jest CO2 ,

3)drobnoustroje przystosowane do

życia w środowisku kwaśnym -

acidofile, zdolne do wytwarzania

enzymów przy pH w granicach 2 – 3.

Ługowanie biologiczne opiera się na

tworzeniu rozpuszczalnych soli metali

w wyniku biologicznego utleniania

(np. przekształcanie siarczków w

siarczany).

Metody

ługowania

biologicznego:

1)ługowanie

bezpośrednie – bezpośredni kontakt

miedzy bakteriami a minerałem

zawierającym pierwiastek lub związek

chemiczny np. siarczek 2)ługowanie

pośrednie – czynnik ługowany jest

wytwarzany lub regenerowany przez

mikroorganizm np. ługowanie rud

uranowych 3)ługowanie połączone –

w przypadku występowania rud o

złożonym

składzie

chemicznym

wykorzystuje

się

obie

metody:

pośrednią i bezpośrednią. Do zalet

ługowania

biotechnologicznego

należą: możliwość wykorzystania rud

ubogich

i

odpadowych,wysoka

sprawność

wydzielania

metali,możliwość wykorzystania w

przerobie różnych rud. Do wad

ługowania

biotechnologicznego

należą: względnie wolny przebieg

procesu,trudność

kontroli

i

sterowania procesem, wrazliwość

czynnika biologicznego,trudność z

zapewnieniem

właściwego

napowietrzenia,trudność

odzyskiwania metali z rozcieńczonych

roztworów

Biogaz

-

powstaje

w

wyniku

fermentacji

biomasy.

Substancje

organiczne rozkładane są przez

bakterie na związki proste - głównie

CH4 i CO2

SKŁAD biogazu: metan (CH4) - 55-

70%, 32-37% CO2, 0,2-0,4% N2 oraz

H2S: 6g/100m3 przed odsiarczaniem i

poniżej 0,01g/100m3 po wykonaniu

tego zabiegu.

Szybkość rozkładu zależy w głównej

mierze od:charakterystyki i masy

surowca, temperatury (30-35 0C dla

bakterii mezofilnych, 50-60 0C dla

bakterii termofilnych) oraz optymalnie

dobranego

czasu

trwania

procesu,Utrzymanie

takich

temperatur

w

komorach

fermentacyjnych zużywa się od 20-

50% uzyskanego biogazu

wydajność

procesu

wytwarzania

biogazu to 60%

BIOGAZ nadający się do celów

energetycznych może powstawac w

procesie fermentacji beztlenowej:

1)odpadów zwierzęcych 2) osadu

ściekowego

na

oczyszczalniach

ścieków 3)odpadów organicznych na

komunalnych wysypiskach smieci.

4)materii organicznej np. biomasy,

odpadów

komunalnych

Ponadto:

powstaje

samoczynnie

na

wysypiskach(gaz wysypiskowy): w

beztlenowym

procesie

produkcji

biogazu

niszczone

są

czynniki

chorobotwórcze znajdujące się w

materiale wsadowym powstajacy

samoczynnie gaz wysypisk owy jest

b.groźnym gazem cieplarnianym i

wybuchowym(

stąd

instalacje

odgazowujące

na

wysypiskach)

może być spalany w pochodni lub

służyć do zasilania silnika spalinowego

lub turbiny gazowej, co pozwala na

jego wykorzystanie do produkcji

energii elektr i ciepła  może być

produkowany

sztucznie,

poprzez

doprowadzenie

do

fermentacjibiodegradowalnego

wsadu w środ. Beztlenowym(bez

dostępu pow.) spaliny BIOGAZU

zawierają mniej CO2 a więcej pary

wodnej niż spaliny z C czy oleju

opałowego

BIOGAZ o zawartości metanu(CH4) >

40% może być wykorzystywany do

celów uzytkowych, głownie do celów

energetycznych

lub

innych

proc.technolog.: prod en elektr w

silnikach iskrowych lub turbinach

prod

en

cieplnej

w

przystosowanych kotłach gazowych

prod

en

elektr

i

cieplnej

jednostkach

skojarzonych

dostarczenie gazu wysypiskowego

do sieci gazowej  wykorzystanie

gazu

jako

paliwa

do

silnikow

trakcyjnych/pojazdów

wykorzystanie gazu w procesach

technolog np. prod metanolu

Metody biologicznego oczyszczania

ścieków

można

podzielić

na:przebiegające

w

warunkach

naturalnych - metoda pól irygacyjnych

(zespół stawów glonowych i rybnych) i

pól

filtracyjnych,przebiegające

w

warunkach

sztucznych

-

w

urządzeniach specjalnie do tego celu

zbudowanych, np. metoda złoża

zraszanego i osadu czynnego We

wszystkich metodach biologicznego

oczyszczania

ścieków

zachodzą

następujące

procesy:

1)rozkład substancji organicznych do

CO2, H2O i NH3 ,2)nitryfikacja, czyli

utlenienie NH3 za pomocą bakterii:

Nitrosomonas do azotynów, a

następnie

za

pomocą

bakterii

Nitrobacter

do

azotanów,

3)denitryfikacja,

czyli

przemiana

azotanów do azotu gazowego N2 za

pomocą bakterii Pseudosomonas

Sztuczne złoże biologiczne - składa się

z rusztu, na którym ułożona została

warstwa kruszywa, koksu, żużla,

tufów wulkanicznych, kamienia, gruzu

ceglanego itp. Od dołu, przez ruszt

złoże jest napowietrzane sprężonym

powietrzem, od góry zaś zraszane

ściekami.

Tworzy

się

błona

biologiczna, w skład której wchodzą

mikroorganizmy roślinne i zwierzęce.

Ich działanie polega na utlenieniu i

mineralizacji substancji zawartych w

ściekach.[[złoże po zbudowaniu nie

jest aktywne. Jego dojrzewanie trwa

kilka tygodni(dla złoża 1,5-3m maxakt

przy

t=6C,

poniżej

tej

temp.

Aktywność

złoża

zanika).

Złoże

zraszane cechuje wysoka skutecznośc

BZT, do 95%, zawiesiny do 92%,

bakterie chorobotwórcze do 95%,ale

niska wydajność]]

Osad czynny - oczyszczanie ścieków

polega na wytworzeniu w objętości

ścieków kłaczków o wymiarze 50 - 100

µm o bardzo silnie rozwiniętej

powierzchni. Kłaczki zbudowane są z

mineralnego jądra koloru brązowego

lub beżowego, a na powierzchni w

śluzowej otoczce zawierają liczne

bakterie z grupy heterotrofów: tj.

Acinetebacterium,

Pseudomonas,

Zoogloea, Enterobactericeae. Bakterie

na

skutek

wytwarzania

pozakomórkowych

biopolimerów

tworzą skupiska makroskopowych

rozmiarów

tzw.

Kłaczki

osadu

czynnego o dużej pow czynnej zdolnej

do sorbowania su borg zawartych w

ściekach w formie rozpuszczonej i

koloidalnej.

Proces

oczyszcznia

scieków osadem czynnym prowadzi

się w: komorze osadu czynnego- tu

zahcodzi

anpowietrzanie

ścieków

wymieszanych z kłaczkami osadu oraz

następuje

proces

oczyszczania

ścieków  osadniku wtórnym- służy

do oddzielania osadu czynnego od

oczyszczanych ścieków urządzeniu

do recyrkulacji osadu czynnego- z

osadnika wtórnego z powrotem do

komory napowietrzania

Metoda osadu czynnego wymaga

doprowadzenia tlenu jako substratu

do

bioutleniania

zanieczyszczeń

organicznych. Aby zagwarantować

bakteriom warunki tlenowe, stężenie

tlenu rozpuszczonego w ściekach

powinno wynosić > 0,5 mg/dm3 .

BZT - biochemiczne zapotrzebowanie

na

tlen

(paramatr

ten

często

określany

jest

jako

BOD5

-

biochemical oxygen demand) określa

ilość zużywanego tlenu w czasie jego

biologicznej degradacji danego ścieku

w ciągu 5 dni. [mg tlenu/dm3]

Ługowanie biologiczne opiera się na

tworzeniu rozpuszczalnych soli metali

w wyniku biologicznego utleniania

(np. przekształcanie siarczków w

siarczany).

Metody

ługowania

biologicznego:

1)ługowanie

bezpośrednie – bezpośredni kontakt

miedzy bakteriami a minerałem

zawierającym pierwiastek lub związek

chemiczny np. siarczek 2)ługowanie

pośrednie – czynnik ługowany jest

wytwarzany lub regenerowany przez

mikroorganizm np. ługowanie rud

uranowych 3)ługowanie połączone –

w przypadku występowania rud o

złożonym

składzie

chemicznym

wykorzystuje

się

obie

metody:

pośrednią i bezpośrednią.

We

wszystkich

metodach

biologicznego

oczyszczania

ścieków

zachodzą

następujące

procesy:

1)rozkład

substancji

organicznych do CO2, H2O i NH3

,2)nitryfikacja, czyli utlenienie NH3 za

pomocą bakterii: Nitrosomonas do

azotynów, a następnie za pomocą

bakterii Nitrobacter do azotanów,

NH

4

+NO

2

-NO

3

- 3)denitryfikacja,

czyli przemiana azotanów do azotu

gazowego N2 za pomocą bakterii

Pseudosomonas

NO

3

-

NO

2

-

NON

2

0N

2

2NO

3

- +2H+

+5[H2] N2 +6H20+1121 Kj

Chemiczne metody oczyszczania:

Koagulacja ścieków – łączenie cząstek

koloidalnych w większe zespoły

skutkiem czego wytrąca się osad w

postaci

zwartego

koagulatu.

Czynnikiem powodującym koagulację

może być: doprowadzony ładunek

elektryczny do cząstek koloidowych,

dehydratacja zolu,dparowywanie lub

wymrażanie ośrodka dyspersyjnego,

ogrzewanie lub wytrząsanie zolu.

Proces koagulacji powoduje znaczny

efekt oczyszczenia (redukcja BZT 5-85

% i zawiesin d 90 %).Wadą jest

powstawanie dużej ilości osadów.

Neutralizacja ścieków - zobojętnianie

ścieków o odczynie alkaicznym lub

kwaśnym substancjami o odczynie

przeciwnym. Odbywa poprzez:

mieszanie

ścieków

kwaśnych

z

lkaicznymi,dodawanie odpowiednich

odczynników,

przepuszczaniem

ścieków

kwaśnych

przez

złoża

sporządzone

np.

z

kamienia

wapiennego i innych skał o podobnym

odczynie (np. dolomitów)

BIOPALIWA- powstają przez dodanie

do paliw otrzymywanych głównie z

ropy

naftowej(etylina,

olej

napędowy)pewnej

ilości

komponentów

pochodzących

z

przetwórstwa

produktow

roślinnych(etanolu,

lub

przetworzonych olejów roślinnych).

Ilości te to zaledwie kilka %. 

używanie

biopaliw

pozwala

na

zmniejszenie importu i zużycia ropy

naftowej, co może mieć korzystne

skutki ekologiczne i gospodarcze

biopaliwa jednak SA zwykle droższe

od benzyny i mogą być szkodliwe dla

niektórych silników. Dodatki do

biopaliw

płynnych

to.m.in.:

BIOETANOL-

roślina:

zboza,

ziemniaki, kukurydza; buraki cukrowe;

uprawy

energetyczne,

słoma

BIOMETANOL-

r:

uprawy

energetyczne;

OLEJ ROŚLINNY-

r:rzepak, słonecznik  BIODIESEL-

r:rzepak, słonecznik BIOOLEJ- r:

uprawy energetyczne

Ze względu na istniejacą siec

dystrybucji paliw najprostsze ejst

wykorzystanie:  oleju rzepakowego:

przetworzonego na metylowy ester

rzepakowy,

który

może

być

stosowany w czystej postaci w

przystosowanych

pojazdach,

lub

mieszany z konwencjonalnym olejem

napędowym w ilości do 30% do

wybranych gr pojazdów  alkoholu

etylowego:

może

stanowic

komponent

benzyny,

lub

być

stosowany jako paliwo w czystej

postaci(BIOETANOL).

Większość

pojazdów może korzystac z paliwa z

15%dodatkiem etanolu bez zadnych

modyfikacji silnika Wady biopaliw:

spalanie biopaliw daje gorszy bilans

energet. I ekologiczny niż przy prod i

spalaniu paliw kopalnych  prod

biopaliw przyczynia się do wzrostu

cen żywności na swiecie  panstwa

narzucające obowiązek dodawania

biokomponentow do paliw oraz

dopuszczających import z ich krajow

trzecich pogłębiają nedze i glow w

krajach Trzeciego Świata w wyniku

prod paliw zamiast zywnosci

Metoda osadu czynnego wymaga

doprowadzenia tlenu jako substratu

do

bioutleniania

zanieczyszczeń

organicznych. Aby zagwarantować

bakteriom warunki tlenowe, stężenie

tlenu rozpuszczonego w ściekach

powinno wynosić > 0,5 mg/dm3. W

wyniku oczyszczania ścieków osadem

czynnym nastepuje usunięcie ze

ścieków znacznej ilości rozpusczonych

sub. Org., nieopadalnych zawiesin

cząstek

koloidalnych.

Proc.

Oczyszczania

ścieków

osadem

czynnym proadzi się w: a) komorze

osadu

czynnego-

tu

zachodzi

napowietrzanie

ścieków

wymieszanych z kłaczkami osadu oraz

następuje

proces

oczyszczania

ścieków b)osadniku wtórnym- służy

do oddzielania osadu czynnego od

oczyszczonych ścieków c)urzadzeniu

do recyrkulacji osadu czynnego- z

osadnika wtórnego z powrotem do

komory napowietrzania.

BIOHYDROMETARULGIA dopisac

Biohydrometalurgia – dział chemii

bionieorganicznej

oraz

hydrometalurgii.

Nauka ta zajmuje się zastosowaniem

mikroorganizmów

w

syntezie

nanocząstek

metali

oraz

zastosowaniem mikroorganizmów w

procesach hydrometalurgicznych (np.

wytrącanie metali z roztworu).

ChZT- chemiczne zapotrzebowanie na

tlen (parametr ten nosi również

nazwę COD – chemical oxygen

demand) określa ilość tlenu lub

czynnika

utleniającego,

np.

dwuchromianu

potasowego

lub

nadmanganianu

potasowego,

potrzebną do utlenienia substancji

organicznych w ścieku