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 dla bakterii mezofilnych, 50-60 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, NH₄+NO₂-NO₃- 3)denitryfikacja, czyli przemiana azotanów do azotu gazowego N2 za pomocą bakterii Pseudosomonas NO₃- NO₂-NON₂0N₂ 2NO₃- +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

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 .

Biohydrometalurgia – dział chemii bionieorganicznej oraz hydrometalurgii.

zajmuje się zast. mikroorganizmów w syntezie nanocząstek metali oraz zastosowaniem mikroorganizmów w procesach hydrometalurgicznych (np. wytrącanie metali z roztworu). Biohydrometalurgia - Pozyskiwanie metali poprzez ługownie ich z rud dzięki przeprowadzeniu w formy rozpuszczalne z wykorzystaniem mikroorganizmów (np.: Thiobacillus ferrooxidans).

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

Biogeochemia (ługowanie mikrobiol.) 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 dla bakterii mezofilnych, 50-60 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 fermentacji biodegradowalnego 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 .

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

Biohydrometalurgia – dział chemii bionieorganicznej oraz hydrometalurgii.

zajmuje się zast. mikroorganizmów w syntezie nanocząstek metali oraz zastosowaniem mikroorganizmów w procesach hydrometalurgicznych (np. wytrącanie metali z roztworu). Biohydrometalurgia - Pozyskiwanie metali poprzez ługownie ich z rud dzięki przeprowadzeniu w formy rozpuszczalne z wykorzystaniem mikroorganizmów (np.: Thiobacillus ferrooxidans).