Thiobacillus Ferrooxidans bakterite määratlus ja klassifikatsioon

Tuhandeid aastaid õli või mineraalide rafineerimine ja vase eraldamine madala kvaliteediga maagidest leostamise või sulatamise teel. Umbes 1957. aastal töötas edukalt välja meetodi vase eraldamiseks maakidest, kasutades bakterite teenuseid. Bakterid, mis suudavad vase seemnetest eraldada, on Thiobacillus ferrooxidans, mis tekib anorgaaniliste ühendite, eriti raua ja väävli ühendite oksüdeerimisel. See bakter kuulub kemolitotroopsete bakterite või kivimeid söövate bakterite tüüpi. Kemolüütilised bakterid arenevad orgaaniliste ühendite vaeses keskkonnas, kuna nad on võimelised eraldama süsinikku otse atmosfääri CO2-st.

---

Thiobacillus Ferrooxidans Bakteri bakterid

Bakterite roll metallkihtide eraldumisel maakivimaardlatest oli teada alles hiljuti. Esimeses aruandes öeldi, et teatavad bakterid mängisid teadaolevalt alles 1920. aastatel Zn ja FeS kivimitest vabanemist, ehkki sel ajal ei olnud neid veel tuvastatud. Bakterite tõeline roll metallide eraldamisel avastati alles 1947. aastal, kui Arthur Colmer 7 M.E. hinkie Lääne-Virginia ülikoolist Morgantownis suutis tuvastada bakterite tüübi seda. Baktereid nimetatakse nüüd Thiobacillus ferrooxidansiks, mis mängib suurt rolli metallide vabastamisel sulfiidiladestustest

---

Tiobatsillide rühma hulgas on Thiobacillus ferrooxidans olnud majanduslikult märkimisväärne bakter sulfiidimaagi leostamise valdkonnas alates selle avastamisest 1950. aastal Colmeri jt poolt. T. avastamine ferrooksidaanid viisid metallurgiateaduse uue haru väljatöötamiseni, nimega “biohüdrometallurgia”, mis tegeleb mineraalsetest või tahketest jäätmetest mikroobide vahendatud metalli ekstraheerimise ja happekaevanduste kuivendamise kõigi aspektidega jne.

---

Biohüdrometallurgia on teadus ja tehnoloogia, mis uurib mineraalide ja metallide töötlemist ja tehnikat. Metallurgia hõlmab järgmist: mineraalide töötlemine (mineraalne kaste), metallide ekstraheerimine mineraalsetest kontsentraatidest (kaevandatav metallurgia), metallide tootmisprotsessid (mehaaniline metallurgia), metallide füüsikaliste omaduste muutmine (füüsikaline metallurgia) metallurgia). Selle üks harusid on biohüdrometallurgia, nimelt metallimaakide töötlemine puhtaks metalliks, lisades elusolendeid, näiteks baktereid. Näiteks: Thiobacillus ferrooxidan mängib rolli metallide eraldamises nende maagidest või lisanditest, nii et saadakse kvaliteetseid metalle.

---

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Bakterirakkude paljunemine

---

Bakterite taksonoomia Thiobacillus Ferrooxidans

Thiobacillus ferrooxidans nimetatakse ka tavaliselt Acidithiobacillus ferrooxidans

---

Teaduslik klassifikatsioon

• Kuningriik: Eubacteria
• Varjupaik: proteobakterid
• Klass: Gammaproteobakterid
• Järjekord: Acidithiobacilillales
• Perekond: Acidithiobacillaceae
• Perekond: Acidithiobacillus
• Liik: Acidithiobacillus ferroxidans

---

Morfoloogia

Thiobacillus ferrooxidans on gramnegatiivne, aeroobne kemolitotroofne bakter. Kas saprofüütbakterid, nimelt bakterid, mis elavad surnud organismide jäänustest või prügist, on Thiobacillus värv, millel on bakteriaalne lipumast. Neil on raudoksiid, mis võimaldab neil rauaioone metaboliseerida.

---

Füsioloogia

Thiobacillus ferrooxidans on õhus leviv bakter. Sealhulgas termofiilsed bakterid, kes elavad temperatuuril 45–50^o C. See kuulub ka acidophilic bakterite hulka, mis elavad pH vahemikus 1,5 kuni 2,5. Mõned liigid kasvavad ainult neutraalse pH juures.

---

Ökoloogia

Thiobacillus ferrooxidans on prügimägedes kõige levinum kaevandusbakterite tüüp. Need organismid on happesõbralikud (happelembesed) ja suurendavad püriidijääkide oksüdatsioonikiirust söekaevandustes ja maardlates. Breemeni (1993) andmetel määratakse püriidi oksüdatsioonist tingitud pH languse kiirus püriidi koguse, oksüdatsioonikiiruse, oksüdatsiooniprodukti muutumise kiiruse ja neutraliseerimisvõime järgi. Oksüdeerimisprotsess võib olla ohtlik, kuna see toodab väävelhapet, mis on peamine vahend. Kuid see võib olla kasulik ka selliste materjalide nagu vask ja uraan taastamisel. Ferrooksidaanid sümbiootilise suhte loomiseks raua redutseerida suutvate bakterite Acidiphilium tüüpi bakteritega. Muud tüüpi tiobatsillid kasvavad vees ja setetes; On kahte tüüpi magevett ja merevett.

---

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Mükoplasmabakterite omadused bioloogias

Thiobacillus Ferrooxidans Bakteri Bakterite omadused

Acidithioacillus ferrooxidans klassifitseeritud autotroofseteks organismideks, atsofiilsed, mes ophile, sõltuvalt kasvutingimustest, esinevad üksikult või mõnikord paarikaupa või ahelana. On kirjeldatud nii liikuvaid kui ka liikumatuid tüvesid. Hiljutised tõendid näitavad, et Acidithiobacillus ferrooxidans isolaatides, mis on liigitatud ühte liiki, on kõrge geneetiline heterogeensus. Liikuvatel tüvedel on üks lipuke ja pili. See bakter on spoorimata ja selle genoom on ligikaudu 2,8 × 10 ⁶ aluspaarid ja 55-65% GC sisaldusest.

---

Acidthiobacillus ferrooxidans kasvab pH väärtustel 4,5-1,3 basaal- ja soolakeskkonnas saadud biosünteesinõuetes autotroofia abil, kasutades atmosfääri süsinikdioksiidist saadud süsinikku. Lämmastiku fikseerimine on samuti oluline ökoloogiline funktsioon, mida bakterid täidavad atsetofiilsetes elupaikades. Ainevahetusenergia saadakse aeroobselt väävliühendite oksüdatsiooni teel, millest on lahutatud anorgaanilised või rauaioonid. Samuti on leitud anaeroobne kasv, kasutades elektronidoonoritena elementaarset vesinikku või redutseeritud anorgaanilisi väävliühendeid ja elektronide aktseptoritena rauaioone.

---

Thiobacillus ferrooxidans on gramnegatiivsed, kindlasti autotroofsed aeroobsed ja proteobakterid. Need bakterid on liikuvad ja neil on polaarne lipuke. T. Ferrooksidaanid on atsofiilid, kes elavad keskkonnas, mille optimaalne pH on vahemikus 1,5 kuni 2,5. T.ferrooksüdaanid ka termofiilne, eelistades temperatuuri 45–50 kraadi Celsiuse järgi. Bakterite kõrge temperatuuri taluvus võib olla osaliselt tingitud selle suurest GC sisaldusest, mis on 55–65 mooliprotsenti.

---

Tiobatsillid on kohustuslikud autotroofsed organismid, mis tähendab, et nad vajavad elektronidoonoritena anorgaanilisi molekule ja allikana anorgaanilisi süsinikke (näiteks süsinikdioksiidi). Nad saavad toitaineid raua ja väävli oksüdeerimisega O-ga². Tiobatsillid ei moodusta eoseid, nad on gramnegatiivsed proteobakterid. Nende elutsükkel on tüüpiline bakteritele, paljunemine toimub rakulõhustumise teel.

---

Ainevahetuses Thiobacillus ferrooxidans klassifitseeritud kemoautotroofseteks bakteriteks. Kemoautotroofid on organismid, mis saavad rakendada keemiliste reaktsioonide käigus tekkivat energiat, et orgaanilistest materjalidest ise toitu valmistada. Kemoautotroofsed bakterid kasutavad toidu valmistamiseks orgaaniliste molekulide oksüdeerimisel saadud keemilist energiat. Orgaanilised molekulid, mida bakterid saavad kasutada Thiobacillus ferrooxidans on ühendid, väävel ja raud. Protsessis vajavad need bakterid hapnikku.

---

Grupp Tiobatsillid perekond, tuntud ka kui Acidithiobacillus, värvusetud vardakujulised bakterid. Nendel bakteritel on võime saada väävliühendite oksüdeerimisel energiat. Seetõttu hõlmavad keskkonnanõuded anorgaaniliste väävliühendite olemasolu. Need hingamisteede bakterid kasutavad eelistatult hapnikku terminaalse elektronide aktseptorina.

---

Tiobatsillid on kõige olulisem väävlit metaboliseerivate kemolitotroofide perekond. Nende hulka kuuluvad liikuvad vardakujulised rakud, mida saab eraldada jõgedest, kanalitest, hapendatud sulfaatmuldadest, kaevanduse jäätmete äravoolust ja muudest kaevandusaladest. Need tiobatsillid on kohandatud temperatuuri ja pH suurte muutustega ning neid saab hõlpsasti eraldada ja rikastada.

---

Nendel bakteritel võib olla sümbiootiline suhe raua redutseerida suutva bakteri acidipilum perekonna liikmetega. Ka teised selle bakteri liigid on võimelised elama vees ja setetes.

---

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Bakteriofaag - määratlus, omadused, struktuur, rühm, paljunemine, lüütiline tsükkel, lüsogeenne tsükkel, näited

---

Selle roll keskkonnas

Üks kütuseliik, mida maailmas on palju, on kivisüsi. Söe põletamine on kivisöe kasutamise meetod, mida on pikka aega kasutatud. Söe otsese põletamise tagajärjel tekkiv probleem on gaasiline vääveldioksiid. Söes sisalduv väävel tuleb eemaldada, kuna väävel võib keskkonnale avaldada mitmeid negatiivseid mõjusid.

---

Üks ohutumaid ja keskkonnasõbralikumaid süsiniku desulfureerimise alternatiive on mikrobioloogiliselt bakterite Thiobacillus ferrooxidans ja Thiobacillus thiooxidans kasutamine. Nende kahe bakteri kombinatsiooni kasutamine on ette nähtud desulfuratsiooni optimeerimiseks. Thiobacillus ferrooxidansil on võime oksüdeerida rauda ja väävlit, samal ajal kui Thiobacillus ferrooxidansil on ei suuda iseseisvalt väävlit oksüdeerida, kuid kasvab pärast rauda eraldunud väävlil oksüdeerunud.

---

Söe mikrobioloogilisel väävlitustamisel nende kahe bakteri abil on mitmeid eeliseid eelised, võrreldes keemilise väävlitustamisega, mis on tõhusam, ökonoomsem ja sõbralikum keskkond. Seni on kivisöe desulfureerimise kohta läbi viidud mitmeid uuringuid, kuid tulemused pole endiselt optimaalsed. Loodetavasti võib see kivisöe desulfureerimisel vähendada söe väävlisisaldust, eesmärgiga vähemalt vähendada söe väävlisisaldust vähendada sulfaatsaasteaineid keskkonnas, pidades kivisütt tulevikus alternatiivseks energiaks nafta asendamiseks tulevik.

---

Thiobacillus Ferrooxidans. Raua oksüdeerumine ja redutseerimine

Aeroobsetes tingimustes bakterid Thiobacillus ferrooxidans saab kasutada Fe isoleerimise energiat²⁺ . Nende protsesside hulka kuuluvad:

2Fe²⁺ + O₂ + 2 H⁺ 2Fe³⁺ + H₂O

---

Püriidi oksüdatsioon (FeS₂) SO4-le^2- ja Fe³⁺ teha baktereid, kui keskkonnatingimused on kõrge happesusega. Thiobacillus ferrooxidans oksüdeerib rauda raudsulfaadina raudsulfaadi saamiseks.

4FeSO₄  + 2 H₂NII₄ + O₂ 2 Fe₂ (NII₄)_{3 +} 2 H₂O

---

Raudsulfaat mõjutab happelisust pärast hüdrolüüsimist raudhüdroksiidi vormiks.

2 Fe₂(NII₄)₃ + 12 H₂O-à 4 Fe (OH)₃ + 6 H₂NII₄

---

Millised on Fe oksüdeerimisprotsessi eelised?²⁺? Mikroobid saavad lisaenergiat. Fe ioonid ³⁺ füüsiliselt moodustunud kaitseb mikroobe ja suurendab mikrokolooniate stabiilsust tahkete esemete pinnal.

---

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Bakterite omadused

---

Thiobacillus Ferrooxidans Bakteri bakterite kasutamine

Eelis

Bakterite olemasolu võib märkimisväärselt suurendada kogu pesemisprotsessi kiirust. Thiobacillus ferrooxidans oksüdeerivad selle ümber raua väävliühendeid (rauasulfiidi). see protsess vabastab teatud koguse energiat, mida kasutatakse vajalike ühendite moodustamiseks ning väävelhappe ja raudvesinikühendite tootmiseks. need kaks ühendit ründavad vaske ümbritsevaid kivimeid, nii et seda saab maagist eraldada.

---

Thiobacillus ferrooxidans muudab vees lahustumatu vasksulfiidi vees lahustuvaks vasksulfaadiks. Kui vesi voolab läbi kivimite, kanduvad vasksulfaadi ühendid minema ja aeglaselt koguneb meri värvilistesse basseinidesse hiilgav sinine Mullakeskkonnas on T. ferrooxidans kasulik aeglase vabanemisega fosfaadi ja sulfaadi allikaks väetamiseks muld.

---

Thiobacillus ferroxidans on kemolitotroofsed bakterid, kus kemobakterid võivad võtta ja koguda mürgiseid metalliioone, nii et see on kasulik reoveest saasteainete eemaldamiseks. Pingutusi maa kvaliteedi, sealhulgas mulla ja vee ning reostuse parandamiseks mikroorganismide abil nimetatakse bioremediatsiooniks.

---

Tiobatsill võib aidata metallitootjatel energiat säästa, vähendada reostust ja seeläbi vähendada tootmiskulusid. Bakteriaalse etapi ainus eesmärk on protsessi kiirendamiseks ja rauaallikaks saamiseks lisada Fe 3+ sulfiidse rauamaagi regenereerimist.

---

Kaotus

Bakter Thiobacillus ferrooxidans oksüdeerib Fe (muundab lahustunud iooni Fe3 + lahustumatuks Fe (OH) 3) võib põhjustada korrosiooni. Mikrobioloogilise korrosiooni protsess ei tähenda, et metalli söövad mikroorganismid, vaid nende mikroobide kasvu tõttu, mis tekitab söövitavaid ühendeid, nagu happed.

---

Teine bakterite T ainevahetuse kõrvalprodukt (väävelhape) ferrooksidaane seostatakse mõnikord betooni ja torude oksüdatiivse korrosiooniga. Seda seetõttu, et need mikroobid suudavad redoksreaktsioonide kaudu metalle lagundada, et saada energiat nende ellujäämiseks.

---

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Tüübid, elupaigad, bakterite määratlus ja haigusi põhjustavad bakterid

---

Kasu Thiobacillus Ferrooxidans mustmetall

Thiobacillus ferroxidans on enim uuritud metalli vabastavaid baktereid, vardakujulisi väike, meeldib väga happelistele kohtadele, mille optimaalne pH on vahemikus 1,5 kuni 2,5 (Chang & Myersonn, 1982). Need bakterid suudavad saada energiat raudoksiidist (Fe2 +) ja raud (Fe3 +) ning oksüdeerides redutseeritud väävli vormi väävelhappeks (Corbelt & Ingledew, 1987).

---

Thiobacillus ferrooxidans on happe- ja metallireostuse tõttu kõige aktiivsemad bakterid kaevanduse jäätmetes. Äärmiselt happeliste kaevanduste drenaažikohad paljastavad ka kõrge püriidi sisalduse, mis on kergesti oksüdeeruv element Tiobatsillidferrooksüdaanid.Seda püriidi oksüdeerivat võimet on kasutatud kivisöe desulfureerimise tööstuses. Thiobacillus ferrooxidans kasutatakse tööstuslike mineraalide töötlemisel ja biolagunemisel. Nendel bakteritel on võime rünnata lahustuvaid sulfiidmineraale sisaldavaid sulfiide ja muuta sellised metallid nagu vask ja tsink lahustuvateks metallisulfaatideks. Bioluhastusprotsessi käigus saadud metallide hulka kuuluvad vask, uraan ja kuld

Thiobacillus ferrooxidans saab energiat raua oksüdeerumisel rauarauaks ja väävliühendite redutseerimisel väävelhappeks. Bakterite rakuseintesse võivad tekkida väävlisadestused. Teist ainevahetuse kõrvalprodukti (väävelhapet) seostatakse mõnikord betooni ja torude oksüdatiivse korrosiooniga. Mullakeskkonnas T.ferrooksüdaanid kasulik fosfaadi ja sulfaadi aeglase eraldumise allikana mulla väetamiseks. (Kuenen, J. Gijs jt 1992)

---

Metalli vabastamise reaktsioon hõlmab tavaliselt lahustumatu metallisadestuse, tavaliselt sulfiidi, muundamist lahustuvaks ühendiks ja huvipakkuv metall puhastatakse või ekstraheeritakse kergemini. Metalli vabastavad bakterid saavad selle muutuse läbi viia metallisulfiidide oksüdeerimise teel nii moodustub raudraud, väävelhape ja metallisulfaat ning metalli saagis sõltub sadestuse tüübist (Maha ja Cork, 1990; Torma 1997; Ohmura jt. 1993)

Mõned metalli eraldumisreaktsioonid bakterirünnaku tagajärjel T. ferrooksüdaanid otsene on;

4FeS₂(püriit) + 15O₂ + H₂O 2 Fe₂(NII₄)₃ + 2H₂NII₄….. 1

4CuFeS₂ (kalkopüriit) + 17 O₂ + H₂SO4 4CuSO4 + 2Fe (SO4) 3 + 2H2O… 2

2FeAsS (arsenopüriit) + 2O2 + H2O 2FeSO₄ + 2 H₂NII₄ …3

CuS (koveliit) + 2O₂ CuSO₄ ……4

---

Metallide eraldumine mineraalidest bakterite poolt võib olla ka kaudne. Nagu on näidatud järgmises reaktsioonis;

4FeS₂ (püriit) + 2Fe (SO₄)₃ 6Fe (SO₄) + 4S …….. 5

CuS (kovelliit) + Fe₂ (NII₄)₃ CuSO₄ + 2F (SO₄) + S ……… ..6

Raud (II) raud ja väävelhape tekivad metallisulfiidide otsesel oksüdeerimisel, mis on võimelised teatud sadestusi iseoksüdeerima, moodustades happelahustes lahustuvad oksüdeerijad ja sulfaadid.

---

Kasutades mitmeid ototroofseid aeroobseid baktereid, nimelt Thiobacillus ferrooxidans. See bakteriliik, kui seda kasvatatakse keskkonnatingimustes, mis sisaldavad vaske või rauamaaki toodab hapet ja oksüdeerib maaki, millele lisandub metalli sadestumine või eraldamine raud. Seda protsessi nimetatakse leostamiseks või pleegitamiseks. Selle tehnika abil on võimalik täiustada metallide eraldamist maagidest ja mitte põhjustada õhusaastet (Waluyo, Lud. 2005).

Raua kättesaadavus ja omastamine

Raudvormis raud ei lahustu tavaliselt hapetes ja keerulistes orgaanilistes ainetes, see on näide pinnases, mida nimetatakse podzoliseerimiseks. Raud (III) ioonid kombineeruvad metsamuldades orgaaniliste hapetega, et muuta need paremini lahustuvaks, ja nõrguvad läbi mullaprofiili. Raud-iooni ei saa võrrelda raud-iooniga, kuna see on vähem lahustuv. Raua lahustuvus leeliselises pinnases on väga väike. Üks tagajärg leelisel pinnasel kasvatatud taimedel CaCO kontsentratsiooniga₃ Kõrge tase põhjustab rauapuudust, mida nimetatakse kloroosiks (Waluyo, lud. 2009).

---

Bioloogilises süsteemis koosneb Fe tsütokroomidest, ferridoksiini ensüümidest ja FeS valkudest. Fe kontsentratsioon vees 0,1 ppm kuni 0,7 ppm. Raud on keskkonnas sageli orgaanilistest kelaatühenditest. Mittespetsiifiliste Fe kelaativate ainete hulka kuuluvad sidrunhape, oblikhape, dikarboksüülhape, humiinhape ja tanniin. Spetsiifilised raua kelaatijad koosnevad heemist, transferriinist, ferritiinist (ladustatud rauaühend) ja siderofooridest (Waluyo, lud. 2009).

---

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Kollenhüüm ja sklerenüümkude

---

Metallide bioloogiline leostumine

Bioloogiline leostumine on protsess metallide eemaldamiseks või eraldamiseks mineraalidest või setetest organismide abil või halvasti lahustuvate sulfiidimineraalide muundamiseks vees lahustuvateks vormideks, kasutades mikroorganisme (Brandl, 2001). Samal ajal paljastas Bosecker (1987), et biopuhastus on metallide ekstraheerimisprotsess, mis viiakse läbi bakterite abil mis suudab reaktsioonide abil muuta lahustumatud metalliühendid vees lahustuvateks metallisulfaatühenditeks biokirnia.

---

Raskmetallide biolõhnamine võib toimuda metallide oksüdeerumise ja redutseerimise teel mikroobide toimel, metalliioonide sadestamise teel pinnale mikroobirakkude jaoks, kasutades ensüüme, samuti mikroobide biomassi metalliioonide absorbeerimiseks (Chen ja Wilson, 1997). Selles protsessis kasutatud bakterite hulka kuuluvad: Pseudomonas fluorescens, Escherichia mähis, Thiobacillus ferrooxidans ja Bacillus sp leostuvate bakteritena, mis on võimelised biokeemiliste protsesside abil lahustama lahustumatuid pliisulfiidi ühendeid lahustuvateks pliisulfaadi ühenditeks.

---

Bioleaching protsess on alternatiivne tehnoloogia, mida saab tulevikus arendada kui metalli taaskasutamise tehnoloogiat. Selle protsessi üheks rakenduseks on setetes leiduvate raskmetallide vabastamine ja ekstraheerimine, nii et sete ei sisaldaks raskemetalle ja oleks keskkonnale ohutu. Lisaks võib biolootumisprotsess (bakterite leostumine) avaldada keskkonnale negatiivset mõju. Kui protsess jätab elemendi või ühendi vette ja satub mulda, nii et see mõjutab mullas olevaid toitaineid.

---

Mikroobide roll rauatsüklis

Metallide ringlus mikroobide poolt on üks selgemaid märke selle kohta, et muld ei ole inertne. Ilma metallitsüklita pole metalli muundamine võimalik. Metalli muundavad mikroobid on olulised mulla moodustamisel ja maagi tootmisel.

---

Mikroorganismidel on oluline roll metallide ekstraheerimisel madala kvaliteediga metallimaakidesse, jäätmete hapestamisel ja veevarustuse saastamisel. Fe metall on pinnases olev metall. Fe muundamine toimub oksüdeerimise teel, saades energiaallika ja reaktsiooni, mis kasutab metalli elektronide aktseptorina. Raud muudab orgaanilised materjalid (assimileerimine / immobiliseerimine) ja orgaanilised vormid tagasi anorgaanilisteks vormideks (mineralisatsioon). (Waluyo, lud. 2009).

---

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Bakterirakkude struktuur

Geoloogia ja kaevandamise mikrobioloogia

Kaevandamise valdkonnas on mikroobidel oma roll maagidest mineraalide hankimisel. Tõenäoliselt on selle roll põhjustel metallide ja maagide eraldamise protsessis. (Waluyo, Lud.2005).

• ---

  Muud rikkalikud maavarad on oluliselt vähenenud. Madalama klassi maake töödeldakse nüüd laialdaselt ja töötatakse välja tehnikaid, mis suudavad metalle täielikumalt ekstraheerida.

• ---

  Traditsiooniline metallimaakide töötlemise meetod, nimelt sulatamine, on tänapäeval peamine õhusaaste põhjus

  ---

Teatud mikroobid suudavad ülaltoodud seisundeid parandada, näiteks kasutades mõnda aeroobset ototroofset bakterit, nimelt Thiobacillus ferrooxidans.

---

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Biotehnoloogia määratlus ja selle selgitus

---

Bakterite kasutamine raskemetallide jäätmete jaoks

Palju raskmetalle sisaldavaid tehasjäätmeid saavad puhastada mikroorganismid, kes võivad kasutada raskmetalle toitainetena või lihtsalt raskmetalle kinni hoida (immobiliseerida). Kasutatavate mikroorganismide hulka kuuluvad:Thiobacillus ferrooxidans ja Bacillus subtilis. Thiobacillus ferrooxidans saada energiat anorgaanilistest ühenditest nagu rauasulfiid ja kasutada energiat erinevate materjalide, näiteks fumaarhappe ja rauasulfaadi moodustamiseks (Budiyanto, MAK.2003).

---

Korrosioon Mikroobide tõttu metall

Korrosioon on materiaalne kahjustus, mis on põhjustatud keskkonnaga suhtlemisest, muu hulgas bakterite aktiivsuse tagajärjel. Söövitavate bakterite tüübid hõlmavad järgmist: desulfovibrio desulfuricans, desulhotoculum, desulfovibrio vulgaris, D.salexigens, D. africanus, D. kontserdid, D. baculatus, D. sapovorans, D. baarsii, D. thermophilus, Pseudomonas, Flavobacteriu, Alcaligenes, Sphaerotilus, Gallionella, Thiobacillus. Üks kõige sagedamini söövitavatest bakteritest on sulfaate redutseerivad bakterid (SRB = Sulfate Reducing bakterid) põhjustada korrosiooni, kuna see võib redutseerida SO42-ioonid S2-ioonideks, mis seejärel reageerivad Fe2 + ioonidega, moodustades FeS korrosiooniprodukt.

---

SRB põhjustatud korrosioon toimub enamasti naftahoidla, protsessianuma ja torustiku põhjas. Bakterite põhjustatud korrosiooniprotsessi algatab tavaliselt torude või tööriistade painde bakteriaalne koloniseerimine ja teistes piirkondades, kus vool on aeglane, kuna muud organismid sisenevad torusse ja moodustuvad sete. Aja jooksul muutub see hoius kõvaks hoiuseks, nii et sellest saab ideaalne koht anaeroobsete SRB-bakterite paljunemiseks. Sama juhtub nii protsessipaagi kui ka mahuti põhjas. SRB põhjustatud kahjustuste vorm on tavaliselt sadestuskorrosiooni all.

---

Kuna mikroobide rünnak toimub väga olulises tööstuskeskkonnas, tuleb mõelda, kuidas sellest üle saada. Võimalikud vastumeetmed on: katoodkaitse, inhibiitorite, desinfektsioonivahendite (biosiidid) kasutamine, värvimine antifoulinguga. Mainitud vastumeetmeid käsitletakse selle diktati teises peatükis.

---

Sulfaati redutseerivate bakterite korrosioon

Mõnel juhul leidis korrosioon teatud bakterite mõju korrosiooniprotsessile. Mikroorganismide metaboolse aktiivsuse põhjustatud korrosiooni nimetatakse mikrobioloogiliseks korrosiooniks. Jastrzobski klassifitseerib mitu mikroorganismi, mis on olulised ja mängivad rolli korrosiooninähtustes, nimelt:

---

• Sulfaate redutseerivad bakterid
• Väävlibakterid
• Raud- ja mangaanibakterid
• Mikroorganismid, mis võivad moodustada mikrobioloogilisi filme.

---

SRB kõige olulisem liik on desulfovibrio desulfuricans. See bakter võib põhjustada raua ja terase anaeroobset korrosiooni. Desulfovibrio desulfuricans on kohustuslik anaeroobset sulfaati redutseeriv bakter (võib siiski elada vähese hapnikukogusega).₂ tingimusel, et on saadaval piisavalt toitaineid). Seega ei ole sulfaate redutseerivad bakterid ranged anaeroobid (ei saa elada O₂ natukene).

---

Matemaatiliselt on sulfaate redutseerivate bakterite klassifikatsioon SRB hõlmatud desulfovibrio rühma. Üldiselt on seda tüüpi bakterid sirge pulga kujul, kuid mõnikord on see ka sigmoidne või spirlloidne kuju suurusega 0,5–1,5 x 2,5–22. Seda morfoloogiat mõjutavad vanus ja keskkond. Desulfovibrio on klassifitseeritud gramnegatiivsete bakterite hulka, ei moodusta endospoore ja sellel on liikumiseks üks polaarne lipuke. See bakter kuulub kohustuslikku anaeroobset tüüpi, millel on hingamistüüpi metabolism, mis kasutab sulfaati või muid väävliühendeid elektronide aktseptoritena ja redutseerib need H-ks.₂S.

---

Kõigi elusorganismide ainevahetus koosneb mitmest keemilisest reaktsioonist, mille käigus vabaneb energia ja ensüümide katalüüsitud reaktsioonidest sünteesitakse uus rakumaterjal. Kaks kõige olulisemat rühma on seedeensüümid, mida nimetatakse hüdrolaasideks, ja hingamisteede ensüümid, mida nimetatakse tsütokroomideks. Aeroobset hingamist teostavates organismides, nagu Pseudomonas ja Ferrobacter, kantakse elektronid üle toitained hapnikuks kahe tsükroomi abil, millest igaüks sisaldab oksüdeeritud raua aatomit pöörduv.

---

Reaktsioon on järgmine:

• Tsütokroomoksüdaas reageerib, eemaldades elektronid onferost, moodustades oksiidioone.
• 4Fe²+ + O₂ = 4Fe³+ + 2O^2-
• Seejärel redutseeritakse oksüdeeritud ensüümi vesiniku aatomite abil tsütokroomhüdrogenaasi 4Fe abil.³+ + 4H = 4Fe²+ + 4H +
• Seejärel ühendatakse vesinikioonid oksiidioonidega, moodustades vee 4H + + 2O^2- = 2H₂O
• Määrdumisvastane aine = soovimatute organismide kinnitumise kontrollimine või vältimine.

---

Sulfaate redutseerivad bakterid

Bakterid, mis on võimelised kasutama sulfaati aktsepteerijana hingamisel, on tuntud kui sulfa redutseerivad bakterid. Sulfa redutseerivad bakterid kasutavad metaboolses hingamises terminaalsete elektronide aktseptoritena sulfaati (SO42-), tiosulfaati (S2O32-) ja sulfiidi (SO32-), mis seejärel redutseeritakse sulfiidiks. Lisaks vajavad sulfaate redutseerivad bakterid oma igapäevaste vajaduste rahuldamiseks ka orgaanilisi substraate - tavaliselt lühikese ahelaga orgaanilised happed - näiteks piim- ja püroviinhapped, mida toodavad käärimine

---

muud anaeroobsed bakterid Nihet vähendavad bakterid on anaeroobsed heterotroofid. Praeguseks on tuvastatud enam kui 10 sulfaati redutseerivate bakterite perekonda. Sulfaate redutseerivad bakterid, mis on looduses laialt levinud ja nende hulka kuuluvad Desulfovibrio ja Desulfotomaculum (Moodie ja Ingledew, 1991) Orgaaniliste hapete lagundamismeetodi põhjal võib sulfaate redutseerivad bakterid grupeerida kahte rühma (Kleikemper et al., 2002). Esimene rühm oksüdeerib doonoriühendit ebatäiuslikult ja tekitab Desulfotomaculum-rühma atsetaatühendi

---

mis moodustavad eoseid ja Desulvofibrio, mis ei moodusta eoseid, on bakterid, mis oksüdeerivad orgaanilisi ühendeid ebatäiuslikult. Teine rühm suutis kasvada, kasutades alkoholi, atsetaati, suure molekulmassiga rasvhappeid ja bensoaate, näiteks Desulfotomaculum acetoxidans, Desulfobacter, Desulfococcus, Desulfosacrina ja Desulfonema (Detmerset al., 2001). Mõned anaeroobsete bakterite liigid ja perekonnad võivad hapniku juuresolekul ajutiselt ellu jääda, kuid nende kasvuks on vaja anaeroobset keskkonda (ilma hapnikuta).

---

Süsiniku ja energiaallikas sulfaate redutseerivate bakterite jaoks

Sulfaate redutseerivad bakterid kasutavad mitut tüüpi süsiniku- ja energiaallikaid. Lenset al. (1998) pakkusid välja, et sulfaate redutseerivad bakterid on võimelised kasutama erinevaid süsinikuallikaid. Süsinik on energiaallikas ainevahetustegevuseks ja mikroorganismide eluks. Sulfaadi redutseerimisreaktsioon sulfaati redutseerivate bakterite toimel toimub järgmiselt: SO42- + 8e- + 4H2OaS2- + 8OH-

---

Selles reaktsioonis saadakse vajalikud elektronid orgaaniliste ainete (laktaat, atsetaat, propionaat jne) oksüdeerivast aktiivsusest, mille viivad läbi sulfaate redutseerivad bakterid. Lisaks sellele, et see on elektronidoonor, on see ka süsinikuallikas

---

Vase eraldamine oma maagist

Maagist vase eraldamise protsess toimub järgmiselt:

• Bakter Thiobacillus ferrooxidans oksüdeerib oma ümbruses raua väävliühendeid (rauasulfiidi). See protsess vabastab teatud koguse energiat, mida kasutatakse vajalike ühendite moodustamiseks.
• Lisaks energiale tekitab oksüdeerimisprotsess ka väävelhappe ja rauasulfaadi ühendeid, mis võivad rünnata ümbritsevat kivimit ja vabastada maagist vaskmetalli. Niisiis muudab Thiobacillus ferrooxidans aktiivsus vees lahustumatu vasksulfiidi vees lahustuvaks vasksulfaadiks.
• Kui vesi voolab läbi kivimite, kantakse vasksulfaadi ühendid (CuSO4) minema ja kogunevad aeglaselt briljantsinisesse basseini.

---

Protsessi metallide suuremast eraldamisest nende maagidest saab seletada järgmiselt:

• Neid baktereid leidub loomulikult higilahustes. Vasekaevur lihvib metalli või vasest sideainet ja ladestab selle prügimäele. Seejärel valavad nad prügimäele sulfaadist pärit lahuse. Kui leostuslahus voolab läbi prügimäe põhja, sisaldab leostumislahus vasksulfaati.
• Järgmisena lisab kaevandaja leostamislahusele mustmetalli. Vasksulfaat reageerib rauaga, moodustades raudsulfaadi, mis on võimeline eraldama vaskmetalli maagist.

---

Üldiselt vabastavad Thiobacillus ferrooxidans vasega reageerides vase maagidest sisaldab ja sisaldab väävlit kivimi külge nii, et kivim sisaldab näiteks rauda ja väävliühendeid FeS2. Kui leostuslahus voolab läbi maagi siduva kivimi, oksüdeerivad bakterid Fe2 + ioone ja muudavad need Fe3 + -ks.

---

FeS2 ühendites sisalduv väävelelement võib ühendada H + ioonide ja O2 molekulidega, moodustades väävelhappe (H2SO4). Maagid, mis sisaldavad vaske ja väävlit, nagu CuS, Fe3 + ioonid, oksüdeerivad Cu + ioonid kahevalentseks vaseks või Cu2 +. Järgmisena ühendatakse see väävelhappe eraldatud sulfaatiooniga (SO4 2-), moodustades CuSO4.

---

Sel viisil suudavad need bakterid lisaks pesemisbakteritele toota kõrgekvaliteedilist vaske, näiteks Tiobatsilli võib kasutada ka kõrgekvaliteediliste metallide, nagu kuld, gallium, mangaan, kaadmium, nikkel ja uraan.