Bakterie Thiobacillus ferrooxidans a její využití

Mezi dnes velmi hojně využívané technologie patří tzv. minerální nebo environmentální biotechnologie. Tento obor se ve své podstatě vyvíjel v přírodě sám a člověk ho využíval zcela nevědomě. První dostupná písemná zmínka o využití minerálních nebo environmentálních biotechnologií pochází již z 15. století. Vědomý rozvoj této oblasti se pak řadí do období od roku 1940 až do roku 1960, kdy vědci Colmer a Hinkle objevili bakterie Thiobacillus ferrooxidans a položili tak základ vzniku nového oboru biohydrometalurgie.
Environmentální nebo minerální biotechnologie zahrnují všechny technologické postupy těžební, úpravnické a zpracovatelské, ve kterých se využívají mikroorganismy nebo produkty metabolizmu k dosažení potřebné kvality změny nerostných surovin a odpadů.

Mikroorganismus Thiobacillus ferrooxidans je bakterie, která byla izolována a původně i popsána jako samostatný rod Ferrooxidans a jednak jako příslušník rodu Thiobacillus. Ve všech případech byla bakterie izolována z kyselých důlních vod z nejrůznějších lokalit, a to vždy v případech, když byla v minerálech přítomna síra nebo železo. Thiobacillus ferrooxidans jsou striktně aerobní chemolitotrofní mikroorganismy. Energii získávají oxidací anorganických sloučenin a jako finální akceptor elektronů slouží atmosférický kyslík. Hlavním energetickým substrátem pro tyto mikroorganismy je železnatý kation Fe2+, který tyto bakterie oxidují na trojmocný železitý kation Fe3+.

Bakterie druhu Thiobacillus se v dnešní době používá nejčastěji k loužení různých druhů nerostných surovin a rud. Jako příklad mohu uvést bioloužení měděné rudy a získávání mědi.
Skvělým příkladem současného průmyslového využití bioloužení je provoz Quebrada Blanca v severním Chile. Principem provozu tohoto bioloužícího závodu je využití mikroorganismů v tzv. biohaldách. Biohaldy jsou 6 - 6,5 m vysoké kupy sulfidických rud, které jsou pokropeny kyselinou sírovou. Činnost bakterií je pak podporována provzdušňováním, které je zajištěno řadou přívodů vzduchu instalovanými pod haldou a nízkotlakými ventilátory. Monitorování bakteriálního procesu pak zahrnuje respirační měření na místě. Celý proces probíhá tak, že loužící roztok protéká rozdrcenou rudou, ze které se ve spodní části haldy sbírá a odvádí k extrakci, vyluhování, a odtud pak do oxidační nádrže, kde se za přítomnosti Thiobacillus ferrooxidans mění Fe2+ na Fe3+. Regenerovaný roztok se pak vede zpět na vrchol haldy. Konečným produktem je pak čistý kov.

Obr. Thiobacillus ferrooxidans

Využití bakterií rodu Thiobacillus ferrooxidans je v současné době velmi široké a stále se nacházejí další možné způsoby jejich aplikace do průmyslových provozů zabývajících se zpracováním rud a nerostných surovin. Jednou z velkých výhod využití tohoto druhu mikroorganismu při získávání kovů loužením je ta, že tento proces nezatěžuje životní prostředí tak, jako jiné technologické procesy těžkého průmyslu, například těžba hnědého či černého uhlí.

Autor: Jiří Kubečka

Zdroje:
Literatura: Environmentální biotechnologie, skripta VŠB-TU Ostrava
Internetové odkazy:
www.scienceweek.cz, www.zum.de,