microbial leaching

Download Microbial leaching

Post on 15-Dec-2014

198 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

 

TRANSCRIPT

  • 1. Mikrobiyal liing, normal basn altnda ve 5 ile 90oC scaklk aralnda mikroorganizmalarn katalizr etkisini kullanarak slfrl cevher veya konsantrelerden metalik bileiklerin zndrlmesi ilemi olup, basit, ekonomik ve evreye dost bir yntemdir. Yaklak 2000 yl nce, slfrl cevherlerden bakr slfat (CuSO4) olarak bakrn mikrobiyal lii ve sedimentasyon ile metalik bakrn kazanm Avrupada ve inde uygulanmtr. (Rossi, 1990; Seifelnassr ve Abouzeid, 2000; Akil ve ifti, 2003a; ifti ve Akil, 2003; Ehrlich, 2004).

2. Cevherden metallerin geleneksel kazanmnda yksek scaklklar (pirometalurji) ve kimyasallar (hidrometalurji) kullanlmakta olup, bu tekniklerin evresel ve salk ynnden zararlar bulunmaktadr. 3. Eer cevher yksek tenrl ise, geleneksel yntemler ile metal kazanmn ekonomik olarak yapmak mmkndr. Ancak gnmzde yksek tenrl cevherlerin tkenmesi sebebiyle dk tenrl ve ince dalml kymetli metal ieren cevherlerin de deerlendirilmesi gndeme gelmitir. 4. Bu tr cevherlerin fiziksel, fiziko-kimyasal zenginletirme ve pirometalurjik yntemlerle deerlendirilmesi teknik ve evresel ynden zorluklar kard gibi maliyetlerin de artmasna neden olmaktadr. (Sandstrm ve Petersson, 1997; Rubio ve Garcia Frutos, 2002; ifti, 2003). 5. Bu durum karsnda son 50 yl ierisinde biyoteknolojik gelimelere paralel olarak madencilik endstrisinde biyolojik kazanm teknikleri byk oranda nem kazanm ve endstride gittike gelien bir uygulama alan bulmutur. Bakteriyel li ileminin en byk avantaj, dk yatrm ve iletme gideri ve evreye daha az zarar vermesidir. (Hsu ve Harrison, 1995; Akil ve ifti, 2003b; Akcil, 2004) 6. Bakteriyel li ileminde kullanlan bakteriler arasnda mezofilik ve asidofilik Acidithiobacillus ferrooxidans bilimsel adan youn ekilde allm ve endstriyel uygulamalarda en nemli olanlardan biridir. Bu mikroorganizma Gr (-) olup, ubuk eklindedir. 30 ile 40 0 C scaklk aralnda ve aerobik (oksijenli ortamda) artlarda gelimekte, karbon kayna olarak karbondioksiti (CO2) kullanmaktadr. 7. 20 ile 40 0 C arasndaki scaklklarda gelien mezofilik bakteriler (Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans, Leptospirillum ferrooxidans) Fe+2in ve/veya elementel/indirgenmi slfrn oksidasyonu sonucu ortaya kan enerjiyi kullanmaktadrlar. 8. Orta dereceli termofilik bakteri kltrleri (Sulfobacillus acidophilus, Sulfobacillus thermosulfidooxidans) ise optimum olarak 45-550C scaklk aralnda gelimektedirler. Bu tr mikroorganizmalar, aerobik artlarda gelimekte, enerji kayna olarak indirgenmi slfr bileiklerini, elementel slfr ve Fe+2i kullanmaktadr . (ifti, 2003; Deveci vd., 2004) 9. Son zamanlarda, daha yksek scaklklarda gelien termofilik bakterilerle slfrl cevherden metallerin bakteriyel liine ilgi artmaktadr. En nemli termofilik bakteriler, Acidianus ve Sulfolobus trleridir. zellikle Acidianus brierleyi, Sulfolobus metallicus ve Sulfolobus acidocaldarius tr bakterileriyle yaplm birok alma bulunmaktadr. (Brierley ve Brierley, 1986; Norris ve Parrot, 1986; Sandstrm ve Petersson, 1997; Clark vd., 2006). 10. Bu tr bakteriler Fe+2i, elementel ve indirgenmi slfr oksitlemektedirler. Bakteriyel li ileminde termofilik bakteriler kullanlarak daha yksek li hzlar elde edilmektedir. Termofilik bakteriler optimum olarak 70 ile 75 0C arasndaki scaklklarda ve pH 2-3 aralnda heterotrofik (ihtiyac olan karbonu organik maddeden elde eden), ototrofik (ihtiyac olan karbonu karbondioksitten elde eden) ve miksotrofik (ihtiyac olan karbonu karbon dioksit veya organik maddeden elde eden) olarak gelimektedirler (Hsu ve Harrison, 1995. (Nemati vd., 2000; Rawlings vd., 2003). 11. Liing ortamlarndan eitli mikroorganizmalar bulunmaktadr ve li solsyonlar ve asidik maden drenajndan izole edilmitir. evresel koullar, pH deerleri (- 3.6 kadar dk) ve yksek metal konsantrasyonlar (200 g L-1 kadar yksek) nedeniyle genellikle ar olarak tanmlansa da, bu sistemler, bakteri, fungus ve algler dahil olmak zere yksek seviyede mikrobiyal biyoeitlilik gsterebilmektedir. (LOPEZ-ARCHILLA ve ark., 1993). (NORDSTROM ve ark., 2000) 12. Bakterilerin (Thiobacillus tr), mayalarn (Rhodotorula tr, Trichosporon tr), kamllar (Eutrepia tr), amipler ve protozoalarn, bir bakr madeninin asidik sularnda bulunan mikrobiyal topluluun paras olduu uzun zamandr bilinmektedir . (EHRLICH,1963) 13. Yakn tarihli DNA-DNA hibridizasyonu, 16S rRNA sekanslama, rRNA sekanslamadan elde edilmi primerlerle PCR tabanl yntemler, floresan in situ hibridizasyon (FISH) ya da immnolojik teknikler gibi molekler yntemlere dayal aratrmalar, mikrobiyal biyoliing topluluklarnn ok eitli mikroorganizmalardan olutuu ve bunun (sinerjizm, mutualizm, rekabet, predasyon gibi) kompleks mikrobiyal etkileimlere ve besin aklarna neden olduunu ortaya karmtr. (AMARO ve ark., 1992; DE WULF-DURAND ve ark., 1997; EHRLICH,1997; JOHNSON,1998; EDWARDS ve ark., 1999). 14. Bu topluluklardan seilmi organizmalar Tablo 2de verilmitir. Bu topluluklarn yapsnda mevsimsel dalgalanmalar grlr ve farkl maden konumlar iin farkllklar grlebilir. Buna ek olarak, organizmalar, tm liing ortamnda homojen bir dalm gstermez . (Cerda ve ark., 1993). (Edwards ve ark., 1999; Groudev ve Groudeva,1993) 15. Bakterilerin yokluunda, metal slflerin ou spontan olarak oksidasyona urar yine ayn ekilde normal artlar altnda Fe+2 iyonlarnn oksitlenmesi ok yava meydana gelmektedir. Lacey ve Lawson (1970) tarafndan yaplan aratrmalara gre, pH 2-3 aralnda Fe+2 iyonlarnn bakteriyel oksidasyon hz, kimyasal oksidasyon hzndan yaklak 105 106 kez daha yksektir. Ayrca bakterisiz ortamda tanelerin yzeyinde biriken elementel slfr li ilemini olumsuz etkileyebilmektedir. (Seifelnassr ve Abouzeid, 2000). 16. Covellite (CuS) Pirit (FeS2) 17. Mikroorganizmalar uranyum ve altn ieren maden cevherlerinin eldesinde de kullanrlar. Thiobacillus ferrooxidans lar bir elektron alcs olarak O2 ile U+4 U+6 ya oksitleyebilir. Ancak, uranyum liingi muhtemelen, bakr liingde olduu A. ferrooxidanslarn katksyla Fe+2n Fe+3 e tekrar oksidasyonu sonucu oluan Fe+3 le uranyumun kimyasal oksidasyonuna bal olmaktadr. 18. Mikrobiyal liing zellikle bakr cevheri iin kullanldr. nk bakr cevherlerinin oksidasyonu srasnda olumu bakr slfat suda olduka iyi znr. Ayrca, dnyada bulunan bakr madeninin yaklak 1 / 4 biyojik liingden elde edilir. 19. Reaksiyon u ekilde gzlenir: UO2 + Fe2 (SO4)3 UO2SO4 + 2FeSO4 (U4+) (Fe3+) (U6+) (Fe2+) UO2 den farkl olarak, oksitlenmi uranyum minerali zlebilir ve baka srelerle tekrar kazanlabilir. 20. Altn doal olarak, doada ounlukla arsenik ve pirit ieren minerallerle ilikili halde bulunur. A.ferrooxidans ve onun yakn akrabalar tutunmu altnn (Au) serbest braklmasnda arsenopirit minerallerini zmek iin kullanlr: 2FeAsS[Au] + 7O2 + 2H2O + H2SO4 Fe2(SO4)3 + 2H3AsO4 + [Au] 21. Altn daha sonra klasik altn madencilii yntemleriyle siyanrle komplekslendirilir. Bakrn saflatrlmas geni saflatrma tanklarnda olurken, altnn saflatrlmas bakrdan farkl olarak nispeten daha kk biyoreaktr tanklarnda gerekleir. Biyolojik saflatrmann bu tipi bal altnn %95 inden fazlasnn serbest kaldn gsterir. 22. Ayrca, Bu madencilik srecinde arsenik ve siyanr zehirli atklar olmasna ramen, her ikiside altn-liing biyoreaktrnde uzaklatrlr. Arsenik, ferrik bir presipitat olarak ve siyanr (CN-) ise altn geri kazanm srecinin daha sonraki basamaklarnda mikrobiyal oksidasyonla CO2 ye ve reye evrilerek uzaklatrlr. Bu yzden, kk- lekli mikrobiyal altn saflatrlma metodlar daha pahal ve evreye zarar olan geleneksel altn madencilii tekniklerine bir alternatif olarak daha popular hale gelmektedir. Ayrca, pilot tesislerde inkonun, kurunun ve nikelin biyoliing ileminde gelitirilmektedir. 23. Biyoliing ortamnn fizikokimyasal parametreleri Biyolojik ortamn mikrobiyolojik parametleri Ayrtrlacak minerallerin zellikleri Proses 24. Scaklk pH Redoks potansiyeli Su potansiyeli Oksijen ierii ve bulunabilirlii Karbon dioksit ierii Ktle transferi Besin bulunabilirlii Ik Basn Yzey gerilimi nhibitrlerin varl 25. Mikrobiyal eitlilik Poplasyon younluu Mikrobiyal faaliyetler Mikroorganizmalarn dzlemsel dalm Metal tolerans Mikroorganizmalarn adaptasyon yetenekleri 26. Mineral tr Mineral yaps Mineral dalm Tane boyu Yzey alan Gzeneklilik Hidrofobiklik kincil minerallerin oluumu 27. Ayrtrma tr (yerinde, yn, atk ya da tank liingi) Palp (maden amuru) deriimi Kartrma hz (tank liing ilemlerinde) Yn geometrisi (yn liingde) 28. alkamal kltrde marmatitelerin (Demirli inkoslfr) biyoliingi allmtr. 29 gnlk liing ileminden sonra bulunan inko ayrtrma oran %91dir. A. ferroxidans ve A. thiooxidans bakterileri 3 farkl ortamda (Kkrt bazl, demir bazl ve ikisinin karm) gelitirildiklerinde, kark ortamdaki bakteriler en iyi sonucu verirken slfr bazl ortamda en dk sonular elde edilmitir. SEM ve EDXA kullanlarak ykama ekstraksiyonu art analiz edilerek, marmatite liingi mekanizmas incelenmitir. 29. Cu(II) nin eklenmesiyle LiCoO2 den kobalt liingi ve asit etkinlii baarl bir ekilde arttrlmtr. 10mg / L 'lik Cu(II) ve Cu(II) miktarnn olmad kontrol grubu karlatrldnda, kontrol grubunun olduu gruba kyasla %308 daha fazla kobalt liingi ve %171 orannda da asit verimlilii elde edilmitir. Cu(II) mikrobiyal yakt hcrelerinde katalizlenen kobalt liingin grnen enerji aktivasyonu 11.8 kJ/mol olmutur. Bu sonular bir katalizr olarak Cu(II) kullanlarak mikrobiyal yakt hcrelerinden kobaltn liingini etkili bir stratejiyle elde etmektir. Kat / sv oran, scaklk, pH gibi faktrleri optimize etmede etkili bir yntemdir. 30. randaki petrol rafinerisinde prosesler sonucunda oluan atk madde balangta fiziksel ve kimyasal olarak karakterize edilmitir. Atk maddedeki alminyum, kobalt nikel ve molibdeni ayrmak iin optimize edilmi kltr artlarnda A.ferrooxidans ve A.thiooxidans kullanlmtr. Sonular gstermitir ki ferrz slfat varlnda A.ferrooxidansla yaplan biyoliingden sonra (30. gn sonunda pH 1.82.0 arasnda( 63% Al, 96% Co, 84% Mo ve 99% Nikelin maksimum ekstraksiyonlar kaydedilmitir. Slfrdeki A.thi