Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Zastosowanie metod biotechnologicznych do efektywnego pozyskiwania surowców naturalnych i poprawiania ich jakości.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Zastosowanie metod biotechnologicznych do efektywnego pozyskiwania surowców naturalnych i poprawiania ich jakości."— Zapis prezentacji:

1 Zastosowanie metod biotechnologicznych do efektywnego pozyskiwania surowców naturalnych i poprawiania ich jakości

2

3 Mikrobiologiczne ługowanie metali z rud, odpadów przemysłowych i osadów ściekowych

4 DrobnoustrójTypMetabolizmOptimum pH Zakres temperatury ( C) Utleniające żelazo Mezofilne Thiobacillus ferrooxidans Leptospirullum ferrooxidans Umiarkowanie termofilne Sulphobacillus acidophilus Lactobacillus thermoferrooxidans Ekstremalnie termofilne Acidianus brierleyi Sulfurococcus yellowstonii Utleniajace siarkę Mezofilne T. thiooxidans Umiarkowanie termofilne T. caldus Ekstremalnie termofilne Sulfolobus solfataricus S. yellowstonii Bakterie Archeony Bakterie Archeony beztlenowy/Fe/kwas Fe Fe/kwas Fe Kwas Fe/kwas Kwas Fe/kwas 2,4 2,5 – 3,0 - 2,5 – 3,0 1,5 – 3, – – – – – – – Niektóre drobnoustroje wykorzystywane w przemysłowych procesach ługowania

5 Porównanie efektywności ługowania miedzi z enargitu (Cu 3 AsS 4 ) ( ) w obecności bakterii, pH 1,6 ( ) ługowanie kwaśne Mechanizmy bioługowania metali z rud Mikrobiologiczne ługowanie metali z rud

6 Mechanizmy mikrobiologicznego ługowania metali z rud Metale mogą zostać wyługowane z rud zawierających siarczki tych metali w wyniku utlenienia jonami Fe(III) lub wymywania roztworem kwasu. Mechanizmy ługowania mikrobiologicznego obejmują oba zjawiska. 1. Brak bezpośredniego kontaktu drobnoustrojów z powierzchnią rudy Ługowanie zachodzi w wyniku aktywności bakterii chemolitotroficznych, zdolnych do utleniania jonów Fe(II) do Fe(III). 4Fe(II) + O 2 + 4H + = 4Fe(III) + 2H 2 O Jony Fe(III) są czynnikami utleniającymi, reagującymi z siarczkami metali 2CuS + 8Fe(III) + 3H 2 O = 2Cu(II) + 8Fe(II) + S 2 O H + S 2 O Fe(III) + 5H 2 O = 8Fe(II) + 2SO H + 2. Bezpośredni kontakt Zachodzi bezpośrednie utlenienie siarczku 2FeS 2 + 2H 2 O + 7O 2 = 2Fe(II) + 2SO H + Powyższe reakcje katalizowane są m.in. przez bakterie Thiobacillus ferrooxidans

7 Mikrobiologiczne ługowanie metali z rud Reakcje zachodzące podczas bioługowania

8 Techniki mikrobiologicznego ługowania metali z siarczków Mikrobiologiczne ługowanie metali z rud

9 Technologia ekstrakcji metali z siarczków in situ

10 Mikrobiologiczne ługowanie metali z rud Odzyskiwanie miedzi z hałd kopalnianych

11 Bioekstrakcja uranu Thiobacillus ferroxidans katalizuje w warunkach tlenowych reakcję: 2UO 2 + O 2 + 2H 2 SO 4 = 2UO 2 SO 4 + 2H 2 O W warunkach ograniczonego dostępu tlenu zachodzi proces pośredni. Bakterie utleniają siarczki zawarte w pirycie do siarczanów (zwykle towarzyszy rudom uranowym) i Fe(II) do Fe(III). Powstający siarczan żelaza reaguje z tlenkami uranu: UO 2 + Fe 2 (SO 4 ) 3 = UO 2 SO 4 + 2FeSO 4 UO 3 + H 2 SO 4 = UO 2 SO 4 + H 2 O Przykład praktycznego zastosowania: kopalnia Dennison (Kanada). Produkcja: 300 ton uranu/rok

12 Schemat odzysku złota z rud złotonośnych Reakcje bioutlenienia cyjanków Drobnoustroje utleniające cyjanki: Actinomyces, Alcaligenes, Artrobacter, Bacillus, Micrococcus, Neisseria, Paracoccus, Thiobacillus, Pseudomonas

13 Sposoby wiązania jonów metali przez komórki drobnoustrojów Zastosowanie drobnoustrojów do odzysku metali z wód kopalnianych i ścieków przemysłowych

14 Zastosowanie drobnoustrojów do odzysku metali z wód kopalnianych i ścieków przemysłowych Problem remediacji wód zawierających metale i siarczany Beztlenowe bakterie z rodzajów Desulfovibrio i Desulfotomaculum posiadają zdolność redukcji siarczanów do siarkowodoru. Wytworzony siarkowodór reaguje z jonami metali ciężkich, dając w efekcie nierozpuszczalne siarczki. 3SO kwas mlekowy 3H 2 S + 6HCO 3 - H 2 S + Cu(II) CuS + 2H + Ewentualny nadmiar tworzącego się siarkowodoru może zostać przekształcony w siarkę elementarną przez bakterie siarkowe

15 Zastosowanie drobnoustrojów do odzysku metali z wód kopalnianych i ścieków przemysłowych

16 Zastosowanie drobnoustrojów do odzysku metali z wód kopalnianych i ścieków przemysłowych Schemat układu technologicznego do mikrobiologicznego ługowania i unieszkodliwiania osadów ściekowych

17 Wydobywanie ropy naftowej Odsiarczanie ropy naftowej i węgla

18 Zastosowanie drobnoustrojów do zwiększenia efektywności wydobycia ropy naftowej Klasyczne metody pozwalają na wydobycie do 80% ropy ze złoża

19 Uzyskanie większej efektywności – technologie EOR i MEOR Cele: zwiększenie lepkości wody i zmniejszenie lepkości ropy Technologie EOR: dodawanie polimerów organicznych, detergentów, wpompowywanie pary wodnej, gazów (CO 2, N 2 ) Technologie MEOR: a) zastosowanie drobnoustrojów wytwarzających gaz oraz polimery pozakomórkowe. Problem – warunki panujące w złożu: ciśnienie 6,5 – 21 MPa, temp. 40 – 90 C, brak tlenu, wysokie zasolenie Drobnoustroje mogące rosnąć w takich warunkach: Clostridium, Desulfovibrio, Methanobacterium (beztlenowe); Pseudomonas, Micrococcus, Acinetobacter, Archaea b) zastosowanie polimerów wytwarzanych przez drobnoustroje do EOR. Zastosowanie drobnoustrojów do zwiększenia efektywności wydobycia ropy naftowej

20 Bakteryjne polimery pozakomórkowe Ksantan – wytwarzany przez Xanthomonas campestris Kudrlan – wytwarzany przez Agrobacterium, Rhisobium Skleroglukan – wytwarzany przez Sclerotium glucanium

21 Związki siarkoorganiczne mogące występować w ropie naftowej Odsiarczanie ropy naftowej

22 Metody odsiarczania ropy naftowej 1.Metody fizykochemiczne: działanie H 2 (wysokie ciśnienie, 230 –455 C) oddzielenie związków siarkowych i termiczna dekompozycja 2. Metody mikrobiologiczne Rhodococcus erythropolis, Agrobacterium, Gordona, Klebsiella, Nocardia, globelula, Paenibacillus, Pseudomonas, Bacillus subtilis Efektywność bioodsiarczania: (25 – 60%) ropa naftowa; (40 – 90%) oleje silnikowe; (20 – 50 %) benzyny Odsiarczanie ropy naftowej

23 Alternatywne szlaki biodegradacji DBT Szlak 4 S jest realizowany w komórkach Rhodococcus. Komórki tych bakterii mają stosunkowo hydrofobową powierzchnię i dlatego dobrze wiążą się z kroplami ropy w układzie ropa-woda Odsiarczanie ropy naftowej

24 Odsiarczanie węgla Siarka w węglu: związki nieorganiczne (piryt i siarczany) związki organiczne (głównie DBT) Powszechnie stosowane: eliminacja tlenków siarki z gazów spalinowych Odsiarczanie węgla jest możliwe tylko dla bardzo silnie rozdrobnionych wersji (najlepiej dla pyłu węglowego). Odsiarczanie węgla przed spalaniem Eliminacja nieorganicznych związków siarki Metoda fizyczna: przemycie wodą Metoda biologiczna: Thiobacillus ferrooxidans, Thiobacillus thiooxidans, Sulfolobus acidocaldarius (bakteria termofilna) 2FeS 2 + 7O 2 + 2H 2 O = 2FeSO 4 + 2H 2 SO 4 4FeSO 4 + O 2 + 2H 2 SO 4 = 2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2H 2 O Eliminacja organicznych związków siarki Wyłącznie metody mikrobiologiczne – Rhodococcus spp.


Pobierz ppt "Zastosowanie metod biotechnologicznych do efektywnego pozyskiwania surowców naturalnych i poprawiania ich jakości."

Podobne prezentacje


Reklamy Google