1 / 24

Mikrobiologia przemysłowa w ochronie środowiska

Mikrobiologia przemysłowa w ochronie środowiska. Mikrobiologiczne ługowanie metali. Ługowanie – proces ekstrakcji chemicznej związków lub pierwiastków przy zastosowaniu odpowiednich rozpuszczalników (roztworów ługujących) o działaniu selektywnym

kat
Download Presentation

Mikrobiologia przemysłowa w ochronie środowiska

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Mikrobiologia przemysłowa w ochronie środowiska

  2. Mikrobiologiczne ługowanie metali • Ługowanie – proces ekstrakcji chemicznej związków lub pierwiastków przy zastosowaniu odpowiednich rozpuszczalników (roztworów ługujących) o działaniu selektywnym • Mikrobiologiczne ługowanie metali (procesy biohydrometalurgiczne) – wykorzystanie zdolności mikroorganizmów utleniających siarkę i/lub żelazo do przeprowadzania nierozpuszczalnych siarczków metali w rozpuszczalne siarczany

  3. Mikrobiologiczne ługowanie metali

  4. Mikrobiologiczne ługowanie metali Mikroorganizmy wykorzystywane w procesach biohydrometalurgicznych • Thiobacillus sp. • Thiobacillus ferrooxidans • Thiobacillus thiooxidans • Leptospirillum ferrooxidans • Sulfolobus sp. • Sulfobacillus sp. • Acidianus sp. • Chromatium sp. • Ferribacterium sp. W procesach biohydrometalurgicznych wykorzystuje się konsorcja mikroorganizmów

  5. Mikrobiologiczne ługowanie metali Thiobacillus thiooxidans Thiobacillus ferrooxifans • Chemolitoautotrofy • wykorzystują CO2 jako źródło węgla • wykorzystują S0, S2-, S2O32-, Fe2+ jako źródło energii • Bezwzględne tlenowce • Acidofile – zdolne do wzrostu w pH 1,5-2,8 • Wykazują dużą tolerancję na wysokie stężenie metali w środowisku Thiobacillus thiooxidans

  6. Mikrobiologiczne ługowanie metali Utlenianie pirytu do siarczanu żelaza (III) • 2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O 2 FeSO4 + 2 H2SO4 • 4 FeSO4 + O2 + 2 H2SO4 2 Fe2(SO4)3 + 2 H2O • FeS2 + 2 Fe2(SO4)3 2 FeSO4 + 2 S • 2 S + 3 O2 + 2 H2O 2 H2SO4 1 – reakcja chemiczna; 2 – T. ferrooxidans; 3 – reakcja chemiczna; 4 - T. thiooxidans

  7. Mikrobiologiczne ługowanie metali Ługowanie metali z rud siarczkowych zawierających piryt Fe(III) MeS T. ferrooxidans Fe(II) Me(II) CuS CuSO4 ZnS + Fe2(SO4)3 ZnSO4 + 2 FeSO4 + S CdS CdSO4 Opłacalne, nawet gdy ruda zawiera 0,4% Cu

  8. Mikrobiologiczne ługowanie metali Ługowanie metali z rud siarczkowych • Ługowanie w stosach – ubogie rudy i odpady z kopalni odkrywkowych (poniżej 0,4% metalu) • Stosy zawierające do 109 t rudy • Formowanie stosów na nieprzepuszczalnym podłożu lub na uszczelnieniu asfaltowym • Pompowanie roztworu ługującego • zakwaszona woda (pH 1,5-3) – rudy zawierające piryt • roztwór FeSO4 i pożywka mineralna (źródło azotu, fosforu, magnezu) • Metody zwiększenia efektywności – kruszenie rudy, dodatkowe natlenianie • Zatężanie i wytrącanie metali z roztworu ługującego (ok. 2g/dm3)

  9. Ługowanie metali ze skał usypanych w stosy

  10. Ługowanie metali ze skał usypanych w stosy Problemy technologiczne • Niedostateczne natlenienie złoża (ograniczenie wzrostu bakterii) • Optymalna ilość biomasy 7% • Mało skuteczny system zraszania • Optymalne pH 2,3 • Przegrzanie złoża • Optymalna temperatura 35 °C • Zbyt małe rozdrobnienie złoża • Zbyt długi czas procesu (do 20 lat)

  11. Mikrobiologiczne ługowanie metali • Ługowanie metali ze skał usypanych w zwały • Masa rudy 1000x mniejsza • Większe rozdrobnienie (ø 20-25 mm) • Większa efektywność natleniania • Większa efektywność zraszania • Mniejsze niebezpieczeństwo przegrzania • Czas ługowania – kilka miesięcy • Ługowanie metali w bioreaktorach przepływowych • Kolumny z pokruszonej rudy • Ciągły przepływ roztworu ługującego • Czas reakcji ok. 60 h • Ługowanie metali z rud in situ • Zatapianie nieczynnych kopalni • Metoda odwiertu w skale

  12. Ługowanie metali ze skał w nieczynnej kopalni

  13. Ługowanie metali metodą odwiertu w skale

  14. Mikrobiologiczne odsiarczanie węgla Kwaśne deszcze powstają na skutek emisji SO2 podczas spalania węgla • Stężenie siarki w węglu wynosi 0,05-7% • Odsiarczanie gazów odlotowych jest bardzo kosztowne • Mikrobiologiczne odsiarczanie węgla z wykorzystaniem Thiobacillus sp. umożliwia równoczesne usunięcie innych metali (nikiel, kobalt, beryl, wanad)

  15. Mikrobiologiczne odsiarczanie węgla Kwaśne deszcze powstają na skutek emisji SO2 podczas spalania węgla • Stopień usunięcia siarki wynosi 70-80% (siarka nieorganiczna w postaci pirytu) • Warunki procesu • rozdrobnienie (kilka-kilkadziesiąt μm) • mieszanie 200-250 obr./min • temperatura 25-35 °C • pH 2,0 • zawartość suchej masy w pulpie 10-25% • czas ługowania 15 dni

  16. Mikrobiologiczne oczyszczanie gruntów z produktów naftowych Źródła zanieczyszczenia gleby produktami naftowymi (ropa naftowa, paliwa, smary, oleje silnikowe, asfalty) • procesy wydobywcze • przerób rafineryjny • transport • magazynowanie Tereny najbardziej narażone na skażenie • okolice rafinerii • okolice stacji paliw • okolice warsztatów naprawczych • okolice rurociągów przesyłowych paliwa • lotniska

  17. Mikrobiologiczne oczyszczanie gruntów z produktów naftowych Mikroorganizmy zdolne do rozkładu węglowodorów • Bakterie • Pseudomonas • Micrococcus • Alcaligenes • Aeromonas • Flavobacterium • Vibrio • Acinetobacter • Mycobacterium • Bacillus • Arthrobacter

  18. Mikrobiologiczne oczyszczanie gruntów z produktów naftowych Mikroorganizmy zdolne do rozkładu węglowodorów • Grzyby • Candida • Saacharomyces • Fusarium • Penicillium • Aspergillus • Rhizopus • Geotrichum

  19. Mikrobiologiczne oczyszczanie gruntów z produktów naftowych Mikroorganizmy zdolne do rozkładu węglowodorów • Promieniowce • Actinomycetes • Nocardia • Streptomyces • Cyjanobakterie i glony • Oscillatoria • Anabaena • Nostoc • Chlorella • Chlamydomonas • Scenedesmus • Phormidium

  20. Mikrobiologiczne oczyszczanie gruntów z produktów naftowych Sposoby pobierania węglowodorów przez drobnoustroje • W postaci mikrokropli • W postaci makrokropli • W postaci rozpuszczonej w wodzie Pobieranie węglowodorów w postaci mikrokropli • Wytwarzanie substancji powierzchniowo czynnych, które emulgują węglowodory i ułatwiają przenikanie przez błonę komórkową • kompleksy polisacharydów, kwasów tłuszczowych i białek • glikolipidy • lipopeptydy • fosfolipidy

  21. Metody biologiczne oczyszczania gruntów z produktów ropopochodnych • in situ – w miejscu (bez wybierania zanieczyszczonego gruntu) • ex situ – po usunięciu gruntu z miejsca skażenia i ułożeniu w wytypowanym punkcie do remediacji • Stymulacja rozwoju mikroorganizmów autochtonicznych (0,01-1% mikroorganizmów glebowych) • Wprowadzanie mikroorganizmów zdolnych do rozkładu produktów ropopochodnych

  22. Czynniki wpływające na szybkość biodegradacji węglowodorów • Budowa chemiczna i właściwości węglowodorów • Stężenie węglowodorów → toksyczność dla mikroorganizmów (do 5%) • Zawartość tlenu (4 mg/mg paliwa) • Wilgotność (powyżej 15%) • pH (6-8) • Temperatura (20-30 °C) • Zawartość związków biogennych (dodatkowe źródła N i P) • Liczebność i rodzaj drobnoustrojów (powyżej 105/g s.m. gruntu) • Obecność innych niż węglowodory źródeł węgla i energii • Procesy sorpcji

  23. Regulacja liczebności i rodzaju drobnoustrojów • Stymulacja wzrostu mikroorganizmów autochtonicznych • napowietrzanie • dodatek soli biogennych • nawilżanie • Izolacja mikroorganizmów ze skażonego gruntu, namnażanie i ponowne wprowadzanie do gruntu • Wprowadzanie biopreparatów

  24. Kontrola przebiegu procesu bioremediacji • Badania fizyko-chemiczne • ilość węglowodorów • wilgotność • ilość biogenów • pH • Badania mikrobiologiczne • oznaczenia ilościowe • oznaczenia jakościowe 90-99% gatunków biorących udział w biodegradacji węglowodorów nie rośnie na podłożach hodowlanych

More Related