scan0157

252

Istotne, z praktycznego punktu widzenia, drobnoustroje są bezwzględnymi chemolitoautotrofami i wzrastają w warunkach tlenowych.. Energię niezbędną

00    podtrzymania funkcji życiowych oraz budowy materiału komórkowego uzyskują w wyniku przemian chemicznych: utleniania siarki elementarnej lub siarczków. Końcowym produktem utleniania siarki są siarczany. Źródłem węgla jest dwutlenek węgla.

Główne grupy drobnoustrojów wykorzystywanych w praktyce, io Thiobaci-Iluś thiooxidans, które utleniają elementarną siarkę i tiosiarczany do kwasu siarkowego oraz Thiobacillus ferrooxidans, które oprócz utleniania siarki

1    siarczków, utleniają również dwu wartości owe żelazo. Drobnoustroje te dostosowane są do bytowania w środowisku kwaśnym, takim jakie występuje w procesach ługowania mikrobiologicznego. W celu otrzymania rozpuszczalnych związków metali, pH utrzymywane jest w granicach 2-3 i z tego powodu mikroorganizmy zdolne do utleniania siarczków i siarczynów przy wyższych wartościach pH nic znajdują zastosowania.

Roztwory ługujące używane w praktyce mają bardzo skomplikowany skład mikrobiologiczny.

Przedstawione drobnoustroje stanowią jedynie część mieszanej populacji.

20.3. Mechanizm procesu

Istotą ługowania biologicznego jest tworzenie rozpuszczalnych soli metali w wyniku biologicznego utleniania siarczków. Rozróżniane są dwa mechanizmy tego procesu: ługowanie bezpośrednie i ługowanie pośrednie. W rzeczywistych procesach z wykorzystaniem rud o złożonym składzie chemicznym oba mechanizmy mogą występować równocześnie.

203.1. Mechanizm ługowania bezpośredniego

W przypadku mechanizmu ługowania bezpośredniego, występuje bezpośredni kontakt między bakteriami a minerałem zawierającym siarczki. Utlenianie do siarczanów przebiega w kilku etapach przemian enzymatycznych.

W przypadku utleniania siarczków żelaza, powstały siarczan żelazawy utleniany jest przez T. ferrooxidcms do siarczanu żelazowego.

2FeS, +70, + 2H,0 - 2FeSO, + 2FL,SO,

²    4.4    ₍20.1)

4FeS0₄ + 0₂ + 2- 2Fe₂(S0₄)₃+2H₂0

Stwierdzono, że zgodnie z tym mechanizmem mogą być utleniane siarczki: żelaza, miedzi, cynku, ołowiu, molibdenu, kobaltu, niklu i bizmutu.

20.3.2. Mechanizm ługowania pośredniego

W przypadku ługowania pośredniego czynnik ługujący jest wytwarzany lub regenerowany przez mikroorganizm. Dla przykładu: siarczki mogą być utleniane.przez jony Fe⁴⁰ i ługowane ze złoża bez udziału bakterii

MeS + Fe₂(S0₄)₃ - MeS0₄ + 2 Fe30₄ + 3    (20.2)

Dwu wart ości owe kationy żelazawe powstające w tej reakcji, mogą być utleniane do żelaza III przez T. ferrooxidans i ponownie uczestniczyć w utlenianiu siarczków. Powstająca w przemianie siarka elementarna może być utleniana przez T. ferrooxidans, ale znacznie szybciej jest utleniana przez T. thiooxidans, które zwykle występują razem z T. ferrooxidans.

2 S + 3 0₂ + 2^0 - 2Hj$0₄    (20.3)

Bakterie T. thiooxidans, dzięki wytwarzaniu kwasu stwarzają korzystne warunki dla rozwoju T. ferrooxidans i utlenianiu przez nie kationów żelazawych.

Pośredni mechanizm występuje podczas ługowania md uranowych

U0₂ + Fe.₂(S0₄)₃ - UC₂S0₄ + 2FeS0₄    (20.4)

Siarczan żelazowy powstaje w wyniku utleniania siarczków żelaza (pirytu), występujących w rudzie obok tlenku uranu.

20,4* Warunki prowadzenia procesu 20.4.1. Pożywka

Chemoautotrofy są organizmami mało wymagającymi jeżeli chodzi o składniki odżywcze. Podstawowe składniki mineralne pożywki występują w naturalnych środowiskach ich bytowania. Najważniejsze z nich, obok żelaza i siarczków oraz siarki elementarnej, stanowiących substraty energetyczne, to sole amonowe i magnezowe wraz z fosforanami. Większość składników mineralnych jest wymywana ze skał i przechodzi do roztworu podczas procesu ługowania.

W warunkach laboratoryjnych jest stosunkowo łatwo zapewnić właściwe zaopatrzenie w tlen i dwutlenek węgla. W warunkach przemysłowych procesy transportu składników gazowych mogą limitować wzrost bakterii.

Dodatki środków powierzchniowo czynnych polepszają zwilżalność minerałów, ale jednocześnie powodują wzrost oporów wnikania tlenu do roztworu. Z tego