Có lẽ ít ai nghĩ rằng những vi sinh vật nhỏ bé lại có vai trò đáng kể trong quá trình tách chiết kim loại từ quặng, trong tích lũy và làm giàu đối với 1 số kim loại quý và trong sản xuất vật liệu mới. Từ trước công nguyên, người La Mã đã sản xuất đồng từ dịch khoáng bằng “công nghệ tuyển quặng” nhờ vi sinh vật – vẫn dùng trong 1 số công đoạn sản xuất uranium ngày nay.
Chuyên đề 5. Công nghệ sinh học trong khai khoáng Đó là sự ứng dụng CNSH vào việc hoàn thiện các quy trình tuyển khoáng khai thác kim loại và hoàn thiện tiếp tục các phương pháp kiểm soát quá trình phân hủy sinh học. - Có lẽ ít ai nghĩ rằng những vi sinh vật nhỏ bé lại có vai trò đáng kể trong quá trình tách chiết kim loại từ quặng, trong tích lũy và làm giàu đối với 1 số kim loại quý và trong sản xuất vật liệu mới. - Từ trước công nguyên, người La Mã đã sản xuất đồng từ dịch khoáng bằng “công nghệ tuyển quặng” nhờ vi sinh vật – vẫn dùng trong 1 số công đoạn sản xuất uranium ngày nay. I. MỞ ĐẦU I. MỞ ĐẦU Từ lâu người ta cũng đã biết sử dụng khả năng hấp thu và tích lũy kim loại của vi sinh vật để xử lí làm sạch nước thải công nghiệp và khả năng vi sinh vật tổng hợp vật liệu polymer. Bên cạnh đó hiện tượng phân hủy sinh học – là sự làm hỏng vật liệu do các tác nhân sinh học gây ra ( chủ yếu là vi sinh vật) và trong thực tế sự phá hủy này rất lớn. Nó phá hủy rất mạnh các vật liệu nằm dưới đất, trong nước trong nước thải công nghiệp, đường dẫn dầu khí,… Đó chính là nội dung sẽ được trình bày trong bài báo cáo này. 2.1 Công nghệ tuyển quặng nhờ vi sinh vật. Năm 1947 lần đầu tiên phân lập được vi khuẩn Thiobacillus ferrooxidans từ nước thải hầm mỏ. Sau đó phát hiện khá nhiều nhóm vi khuẩn khác nhau tham gia vào quá trình tuyển kim loại: Leptospirillum ferrooxidans, Thiobacillus thiooxidans, T. acidophilus, T. organoparus,… Các vi sinh vật trên sống chủ yếu ở nơi có nhiệt độ cao, suối nước nóng, các giếng khoan quặng, Chúng xúc tác các phản ứng: Trong tuyển KL trực tiếp: 4 FeSO 4 + O 2 + H 2 S0 4 -> 2 Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2 H 2 O 8 S + 12 O 2 + 8H 2 O -> 8 H 2 S0 4 Trong tuyển quặng pyrite: FeS 2 + 15 O 2 + 2 H 2 O -> 2 Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2H 2 S0 4 Hoặc: ZnS + 2 O 2 -> ZnSO 4 Tuyển kim loại trực tiếp. • Trong tuyển KL gián tiếp: 2Fe 2 (SO4) 3 + Cu 2 S -> 2CuSO 4 + 4FeSO 4 + S 2Fe 2 (SO4) 3 + UO 2 -> 2UO 2 SO 4 + 2FeSO 4 Sau đây chúng ta xét tới 2 công nghệ sản xuất KL bằng phương pháp tuyển quặng nhờ vi sinh vật. a.CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG ĐỒNG NHỜ a.CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG ĐỒNG NHỜ VI SINH VẬT VI SINH VẬT - Khai thác đồng ở mỏ có hàm lượng đồng thấp(< 0,4%). - Điển hình: CN đang khai thác ở mỏ canyen(Mỹ), trữ lượng 3,6.10 9 tấn quặng đồng. Quy trình: - Phun tẩm ướt quặng bằng nước được acid hóa đến pH 1,5-3,0 bằng H 2 SO 4 → tạo điều kiện cho Thiobacillus ferrooxidans phát triển, thường đến khoảng 10 6 TB/kg quặng hay 10 6 TB/ml nước dịch tuyển. M ỏ c an y en ( M ỹ ) [...]... được tái sử dụng lại để quặng tuyển b CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG URANIUM NHỜ VI SINH VẬT Bản chất: không khác nhiều về công nghệ so với tuyển quặng đồng Quy trình: - Bơm nước đã được acid hóa vào vỉa quặng chứa uranium thông qua mũi khoang khai thác( đầu vào) -Sau 3-4 tháng VK T.ferrooxidans sẽ từ từ oxy hóa sắt trong quặng thành Fe3+ - tạo muối chứa uranium tan trong dd khai thác là UO2SO4 -Hút dịch này ra... nay ứng dụng của nó còn hạn chế, là sản phẩm dẽ bị phân hủy sinh học III KẾT LUẬN - CNSH có nhiều ứng dụng trong việc sản suất quặng nói riêng và CN khai khoáng nó chung - Và có ý nghĩa trong việc làm sạch nước thải cũng như tận dụng KL phế thải - Việc tạo các polymer do VSV có triển vọng lớn, và phụ thuộc nhiều vào những thay đổi về mặt công nghệ ở nước ta ... phân hủy tủa dần dần Giai đoạn 2:Tạo và tích lũy muối sulphite của kl trong tủa QUÁ TRÌNH TỦA KIM LOẠI TRONG TỰ NHIÊN Dựa vào hiện tượng trên -> 2 hệ thống công nghệ cho phép tách kl ở dạng sulphite từ nước nhiễm kl • Hệ thống CN 1 giai đoạn: VK khử sulphate + nước thải nhiễm KL+ dinh dưỡng: vào bể cùng 1 lúc Tạo tủa sulphite kl trong cùng hệ thống • Hệ thống CN 2 giai đoạn: GĐ 1: tạo khí H2S nhờ... UO2SO4 -Hút dịch này ra khỏi vỉa quặng, tách muối uranium từ dịch khai thác bằng phương pháp trao đổi ion hay chiết bằng dung môi -Điển hình: sản xuất uranium ở Canada 2.2 Quá trình biến đổi và tích lũy kim loại nhờ vi sinh vật Trong tự nhiên có nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng biến đổi, phân tách và tích lũy KL -> làm sạch nước thải công nghiệp chứa muối KL nặng và tận dụng nguồn KL này a Tạo dạng... huyết thanh sữa.Dùng để tăng hiệu suất khai thác dầu mỏ nhờ khả năng kiểm soát trạng thái tạo huyền phù, tạo gel,tạo độ nhớt rất tốt của nó Polytran: lên men sâu của nấm Sclerotium glucanium trên mt nước chiết ngô.Dùng để ổn định cặn bentonite trong giếng khoan dầu,tăng hiệu suất khai thác dầu Polycaccharide tổng hợp bởi Alcaligenes sp.:tạo được độ nhớt cao trong nước biển hay dd muối và giữ đặc tính... hay bùn trong bồn chứa Vd: tạo tủa nhờ H2S do VK kị khí khử sulphate ở bùn ao hồ, sông ngòi đầm lầy H2SO4+8H -> H2S+ 4H2O Chất này sau đó được dùng để tủa KL Hiện tượng này thường xảy ra ngoài tự nhiên, theo hình vẽ: Khí CO2 Quang năng Nước nhiễm bẩn KL Nước sạch Kim loại+ sulphite Sinh khối tảo phát triển ↓ ↓ Tảo chết tạo tủa ↓ Tủa Giai đoạn 1: Sinh khối tảo phát triển Khi chết tạo ra tủa sinh khối... trong nước biển hay dd muối và giữ đặc tính này khi ở nồng độ thấp và ở to tới 149oc ->dùng rộng rãi trong qt khoan dầu Đa số polysaccharide VSV được tổng hợp nội bào- cơ chất được vận chuyển vào trong nhờ vc khuếch tán hay tích cực -> cơ chất được hoạt hóa ->gắn với phức vận chuyển kị nước ->polysaccharide Trong tổng hợp polysaccharide ngoại bào- có sự tham gia của 1 số phức vận chuyển kị nước Mục tiêu:... vỡ tb Kim loại Tái sử dụng VSV Một số khả năng tách KL nhờ VSV 2.4 Biopolymer - Biopolymer là tên gọi chung đối với các đại phân tử có mặt trong cơ thể sống như nucleic acid, polysaccharide và lipid - Đối tượng: polysaccharide, poly-β- oxybutyrate được tổng hợp trong cơ thể VSV khi điều kiện ngoại cảnh trở nên không thuận lợi đối với cơ thể VSV và khi nguồn Cacbon không phải là yếu tố giới hạn sự phát... ngoài tế bào: - Bản chất: dựa vào các nhóm VSV có khả năng tổng hợp 1 số phức chất đặc hiệu với Fe, Mo, Va, Để tích lũy cúng ở bên trong tế bào - Gồm 2 gđ: + Gđ1: gắn KL lên bề mặt tế bào xảy ra nhanh chóng, không phụ thuộc vào năng lượng + Gđ 2: chuyển và tích lũy KL vào bên trong tế bào, cần có hệ thống chuyển vận đặc hiệu và tiêu tốn năng lượng; thường xảy ra chậm và luôn ở trạng thái cân bằng ion Dung . chúng ta xét tới 2 công nghệ sản xuất KL bằng phương pháp tuyển quặng nhờ vi sinh vật. a.CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG ĐỒNG NHỜ a.CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG ĐỒNG NHỜ VI SINH VẬT VI SINH VẬT - Khai thác đồng. Chuyên đề 5. Công nghệ sinh học trong khai khoáng Đó là sự ứng dụng CNSH vào việc hoàn thiện các quy trình tuyển khoáng khai thác kim loại và hoàn thiện tiếp tục. sinh vật để xử lí làm sạch nước thải công nghiệp và khả năng vi sinh vật tổng hợp vật liệu polymer. Bên cạnh đó hiện tượng phân hủy sinh học – là sự làm hỏng vật liệu do các tác nhân sinh học