Dunántúli Napló, 1978. május (35. évfolyam, 119-148. szám)
1978-05-11 / 128. szám
6 Dunántúli napló 1978. május 11., csütörtök R égóta közismert, hogy a baktériumok, illetve különböző gombák jelentős szerepet játszanak c vegyi folyamatokban: elég, ha csak az élelmiszeripar területéről említünk néhány példát. Jelen vannak a szeszes erjedésnél, az ecet- és sörgyártásban, nélkülözhetetlenek a sajtok és egyéb tejtermékek előállításánál, vagy jelentőségük egyáltalán nem elhanyagolható a gyógyszeriparban. Említhetjük a talajban végbemenő baktériumos folyamatokat, valamint az ércek és kőzetek kialakulásában játszott szerepüket. Az utóbbi évtizedekben a kutatók figyelme a különböző mikroorganizmusok felé irányult, amelyek képesek arra, hogy az ércből kioldják a fémet. A hazai kutatások alig több mint másfél évtizedes múltra tekintenek vissza, az eredmények figyelemre méltók. A közelmúltban Pécsett rendezték azt az országos konferenciát, amely a hazai eredményeket először volt hivatott értékelni. Tudomány- Technika oldalunkat, az elhangzott előadások alapján állítottuk össze abból a célból, hogy tájékoztassuk olvasóinkat a munkát végző baktériumokról. Salamon Gyula Banyamüueles baktériumokkal? Keresik a legaktívabb törzset Az urántermelés a kilencvenes évek elejére várhatóan jelentősen növekszik világszerte. A jelenleg ismert érckészlet és annak minőségét figyelembe véve, ez a termelési volumen csak úgy érhető el, ha a hagyományos — főleg az elődúsított ércet feldolgozó — üzemek mellett, a szegényércek és az ércmezők feldolgozása is megoldódik: erre a baktériumokkal intenzifikált lúgozás ad lehetőséget. A kanadai Stanrock Uránium Mines Ltd-nél 1964-ben az érc minőségének romlásával jelentősen megnőttek a bányaművelés költségei, ezért még abban az esztendőben, az egész bányaüzemet a baktériumos művelésre állították át. Ennek eredményeként már 1965 nyarára igen lecsökkent a termelési költség. Mivel a lúgozó oldatban jelentős mennyiségű tórium és ritkaföldfém oldódott, az yttrium iránti kereslet nagymértékű emelkedése folytán kilogrammonként további 3,3 dollár nyereséget értek el. A bányavállalat termelése, a baktériumos kilúgozás üzemszerű megvalósításával gazdaságossá vált. A MÉV Kísérleti, Kutatási és Automatizálási üzemében immár tíz esztendeje folynak ilyen irányú kísérletek. Az uránércek baktériumos lúgozásáról szóló híradások elsősorban a savas közegben végzett kioldás részleteiről adnak számot. A nemzetközi irodalomban kevés információ található viszont a szódás közegű urán- lúgozás során végbemenő mikrobiológiai folyamatokról. Mind a savas, mind a szódás lúgozás irodalmában igen sok ellentmondás található az említett eljárások elméleti és gyakorlati kérdéseiben egyaránt. Az uránásványokban az urán négy- és hatértékű formában van jelen. 'A magasabb oxidációs fokú uránásványok savas, illetve szódás közegben jól oldódnak, a négyértékűek viszont csak megfelelő oxidálószer jelenlétében. A mecseki uránércek kísérő kőzetei jelentős mennyiségű savfogyasztó komponenst tartalmaznak — főként karbonátokat — ezért a gyenge minőségű ércek feldolgozására csak a szódás közegű lúgozás jöhet számításba. A több mint tíz éve elkezdett kutatómunka eredményeképpen rendkívül gazdaságos és hatékony per- kolációs eljárást dolgoztak ki, melyet hosszabb ideje ipari méretekben alkalmaznak. A technológia tökéletesítésére irányuló vizsgálatok során viszont nikrobiológiai folyamatokra utaló jelenségeket tapasztaltak. így például nagyszámú baktériumot találtak a lúgozó oldatban, a bányaércekben és a bányavizekben. A perkolációs lúgozás kémiai és biológiai mechanizmusának tanulmányozása céljából végzett kísérletek tervezésénél és az eredmények értékelésénél nem hagyhatták figyelmen kívül azt, hogy a folyamatok jelentős része kis sebességű, emiatt a lúgozás paramétereinek változtatása — szemcseméret, hőmérséklet, oldott ionok koncentrációja, keverés intenzitása, levegőellátás — az egymás mellett zajló és egymást követő kémiai, fizikai és biológiai folyamatok sebességét eltérő módon befolyásolja. A biológiai folyamatoknak a kémiai folyamatoktól való elkülönítésére a legkézenfekvőbb módszer a steril és a nem steA Mecseki Ércbányászati Vállalatnál tíz esztendeje kezdődtek a kutatások A MÉV-nél bányavízből izolált Thiobacillus telepek ril körülmények között végzett lúgozás eredményeinek összehasonlítása. A kísérleteknél éppen azt okozta a legnagyobb nehézséget, hogy az alkalmazott sterilizálási eljárás a lúgozó oldat, illetve az érc kémiai és fizikai tulajdonságait ne változtassa meg. A kísérletek során azt tapasztalták, hogy az érc szemcseméretének csökkentésével a gyorsabbá váló kémiai folyamatokkal egyidejűleg nem nő hasonló gyorsasággal a biológiai folybmatok sebessége. Az is kiderült, hogy a szódás urón- lúgozási rendszerben talált baktériumok jellemző tulajdonságai lényegesen eltérnek a savas lúgozási folyamatokban szerepet játszó baktériumokétól. Bebizonyosodott, hogy a mikrobiológiai folyamatoknak a négyértékű urán oxidációjában és az egyes ásványok megbontásában, aprózódásóban és a lúgozó rendszer szulfát, illetve karbonát háztartásának változásában van jelentős szerepük. A baktériumok tulajdonságainak vizsgálatára, az alkálikus biológiai lúgozás mechanizmusának megismerésére, a lúgozás intenzívebbé tételére hosszútávú programot készítettek, a kísérleteket az alapján végzik. A jelen időszak legfontosabb feladata annak megállapítása, hogy az uránlúgozás folyamatában melyik baktériumtörzs vesz részt a legaktívabban. A kutatásokba mikrobiológusokat is bevontak, a kísérleteket az üzem biometallurgiai laboratóriumában illetve üzemi szinten folytatják. A munkálatokat egyébként a Nemzetközi Atomenergia ügynökség anyagilag is támogatta. TUDOMÁNY TECHNIKA Terjedőben a mikroorganizmusok biometallurgiai alkalmazása Ipari méretű rézkinyerés bacillusokkal Recsk is érdekelt Az utóbbi időben világszerte előtérbe került a gyenge minőségű ércek hasznosítása. Új feldolgozási eljárásokat dolgoztak ki amelyek gyorsabbak mint a hagyományos technológiák, e mellett pedig az sem elhanyagolható, hogy a néhány tized százalékos fémtartalmú ércekből is gazdaságosan kinyerhető a fém. A fémszulfidok, nemesfémércek, kerámiai . és Országos program A timföldipar megszabadul a vörösiszaptól? Baktériumos erőművipernye- lúgozás Százhalombattán Az Országos Érc- és Ásványbányák központi laboratóriumában hét évvel ezelőtt kezdték el vizsgálni a lahócai és a gyöngyösoroszi bányavizet abból a célból, hogy találhatók-e abban olyan baktériumok, amelyek a rézércek savas vagy semleges közegű kilúgozását elősegítik. A kísérletek beindítását több tényező is indokolttá tette. Recsk körzetében a közelmúltban befejezett mélyszinti kutatás eredményeként több milliárd tonnát kitevő kalkopirites ércet is találtai«, melynek fémkészlete meghaladja a hagyományos technológiával gazdaságosan kitermelhető réz mennyiségét. A bányavízmintákból kimutatták a Thiobacillus ferrooxi- dans baktériumtörzs jelenlétét. A lúgozási kísérletek során, a következőket tapasztalták. A kilúgozás sebessége elsősorban az érc bányabeli mállottságá- tól, oxidáltságától függ és csak másodlagos a piritből képződő ferriszulfát koncentrációjának a hatása. Megfigyelték, hogy a rézkihozatali eredmények kedvezőbbek, ha intenzívebb az érc levegőztetése, a hőmérséklet emelése pedig növeli a lúgozás sebességét. Az évek óta folyó kísérletek jelentőségét növeli az a tény, hogy a recski mélyszinti mérle- genkívüli rézérckészlet felénél nem alkalmazható a savas közegű kilúgozás. A kénsavfel- használás ugyanis meghaladja a tonnánkénti tíz kilogrammot. Az ALUTERV-FK1 fémkohászati osztályán! tíz esztendeje foglalkoznak a baktériumos lúgozás problémájával, hazai megvalósításának lehetőségével. A kísérletek során tanulmányozták a lúgozási módszereket, a baktériumos rendszer hatékonyságát, mechanizmusát, az oldatból történő fémkinyerés lehetőségeit. Laboratóriumi kísérletek alapján kidolgozták a százhalombattai erőműpernye zárt ciklusú, baktériumos ferri- szulfáttal történő lugozásának, az oldott vanádium, valamint nikkel szelektív kinyerésének technológiai alapjait. Tanulmányozták a felsőcsatári tal- kumos szerpentin biometallurgiai feldolgozhatóságát. Környezetvédelmi okokból, valamint értékes alkotóit tekintve a timföldipar számára nagy gondot jelent a nagy mennyiségben képződő vörösiszap hasznosítása. A félüzemi kísérletek során a következő eredményre jutottak: a vörösiszapot baktériumos úton előállított vas (III) — szulfátoldattal kezelték, melynek köszönhetően nátriummentes, magasabb vastartalmú vörösiszapot kaptak, ami már alkalmas vaskohászati felhasználósra. Egyébként az intézet és a MÉV is tevékenyen kiveszi a részét az Országos Érc- és Ásványbányák által koordinált, az Országos Műszaki Fejlesztési Bizottság, valamint a Nehézipari Minisztérium által támogatott, erre a tervidőszakra szóló kutatási programból, amelynek célja □ baktériumok bányászati hasznosításának kimunkálása. A bányavizek fémtartalma veszélyezteti a környezetet mikroszervezetek A szénbányák savas bányavizeinek hidrogénion koncentrációja (pH) gyakran kevesebb, mint pH=4 és igen nagy meny- nyiségű oldható szulfátot és vasat tartalmaz. A szakmai irodalom közel félévszázados adatai tájékoztatnak először a nagy szulfát tartalmú bányavizekről. Ha a bányákból származó mikrobiális tevékenységből eredő szennyeződések a felszíni vizekbe kerülnek, sokszor kilométeres folyószakaszokon a halak pusztulását eredményezhetik. Mackenthum amerikai kutató adatai szerint például 1969- ben az Egyesült Államokban a külszíni szénfejtés miatt tizennégyezer hektárnyi víztároló és nyolcezer kilométernyi folyószakasz szennyeződött. Á savas bányavizek a magasabbrendű szervezetekhez hasonlóan jelentős hatást gyakorolnak az adott biotópban élő mikroszervezetek- re is. Például a savas bányavíz megakadályozhatja a szennyvíz tisztítását végző mikroorganizmusok tevékenységét. Különösen a protozoa és alga közösségek szenvednek komoly károsodást és a tipikus savtűrő mikroorganizmusok jutnak túlsúlyra, a fonalas gombák és élesztők kerülnek előtérbe. így a ként és a vasat oxidáló autotyáfok nagyarányú elszaporodása következik be. A mezőgazdasági területek tengervízzel történő termővé tételekor — ha a talajvíz előzőleg szulfidokat tartalmazott — nagymértékű savasodással, oldható vas és oldható kationok termelésével kell számolni: ez például nagy gondot jelent Hollandiában. Szovjet szerzők nagy mennyiségű kénsav keletkezéséről számolnak be elemi kén és szulfid- ércek mikrobiológiai oxidációjakor: e folyamatot megfigyelték az érclelőhelyekről elfolyó bányavizekben is. Megfigyelték, hogy a kénbányászat, a mikrobatevékenység révén környezet- szennyezővé válhat. A bányászati tevékenység befejezésével a savas, a különböző elemeket oldható formában és nagy mennyiségben tartalmazó bányavíz környezetvédelmi, ökonómiai problémája megoldatlan, mert a mikrobiológiai tevékenység következtében — amint azt a pirít oxidációja is mutatja — bár végbemegy az oxidáció mikrobák nélkül, de lassan. A baktériumoknak nagy szerepük van a ferro-vas oxidációjában, pontosabban a reakció felgyorsításában: nélkülük ez a folyamat egészen lassúvá válik. A bányavizek kémiai úton történő tisztítása fémhidroxid csapadék képződéshez vezet, melynek tárolása igen költséges, a képződő vegyület pedig további potenciális veszélyt jelent. Hazai bányavizeink esetenként magas fémtartalma nemcsak a színesfémek, de egyéb fémek esetében is gondot okozhat környezetünkben. A bányászattal és a kitermelt anyagok feldolgozásával, felhasználásával kapcsolatos környezetünkbe kerülő mik- robális eredetű spontán szeny- nyeződésekkel számolni kell. A mikroszervezeteket nemcsak a fémek kinyerésében, de a környezetszennyező anyagok ártalmatlanná tételében fel kell használnunk az eddigieknél nagyobb körben. Egyébként a Thiobacillusok hidrometallurgiai alkalmazására számos szabadalom született, többek között az USA-ban, Ausztráliában, Kanadában, Angliában, Japánban, az NSZK-ban é' Csehszlovákiában. üvegipari nyersanyagok vastala- nítására mind nagyobb mértékben alkalmazzák a mikroorganizmusokat. A világ több országában építettek a rézércek bakteriális lúgozására, de felhasználják a bacillusokat az uránércek feldolgozásánál, továbbá az ércekben íévő arany lúgozásánál is. A XVI. század alkimistái is felismerték az oldható rézionoknak fémsavval való cserélhetőségét, de nem sejtették, hogy a réz kinyeréséhez használatos bányavízben jelenlévő mikroorganizmusoknak köszönhető az eredményes kilúgozás. Ezt a módszert a spanyolországi Rio Tintában alkalmazták először a század elején, de a vasoxidáló baktérium felfedezéséig több mint négy évtizednek kellett eltelnie. 1974-ben az Amerikai Egyesült Államokban mutatták ki, hogy a kérdéses mikroorganizmus képes oxidálni a szabad ként és bizonyos fémszul- fidokat, valamint a kétvegy- értékű vasat. A felfedezett mikroorganizmus a Thiobacillus ferrooxidans nevet kapta. A szulfidos ércek oxidálása baktériumok nélkül nagyon lassan játszódik le. A kilúgozás hosz- szú időt vesz igénybe, ezért ma már felmérhetetlen jelentőségűnek számít Colmer, Temple és Hinkle felfedezése, akik egy másik baktériumot is izoláltak, amely elősegíti a kén és kénvegyületek kénsavvá történő oxidációját. A felfedezett baktériumokat a mikrobiológusok különböző vizsgálatoknak vetették alá és kiderült, hogy ezek a 0,5—0,8 mikron vastagságú és egy mikron hosszúságú spórátlan pálcikák. A fejlődésükhöz szükséges szenet a levegő széndioxidjából, az energiát pedig a szervetlen anyagok oxidálása útján nyerik, vagyis testüket szénből és ásványi sókból építik fel. A Leningrádban tartott Vili. ásványelőkészítési kongresszuson hangzott el, hogy tonnánként hat—nyolc gramm aranyat tartalmazó ércekből, lúgos közegben kioldható, majd az oldatból szénen kinyerhető az arany. Az ilyen aranyvegyüle- tek létezését az afrikai Iti folyó melletti aranymosók is felismerték: egy adott helyen az összes aranyat kitermelték, s a következő nap ugyanott ismét találtak aranyat. Megállapították, hogy ez a jelenség a mikroorganizmusoknak tulajdonítható. E szerint elképzelhető, hogy egy idő múlva a folyó- és bányavizekből teljes mértékben kivonható az arany a baktériumok segítségével. A bakterológiai lúgozás alkalmazása egyelőre a réz kinyerésénél a legjelentősebb. Ipari méretekben hasznosítják az Egyesült Államokban, Kanadában, Mexikóban, Ausztráliában, Spanyolországban, Portugáliában és Jugoszláviában a meddőhányóknál és a bányákban egyaránt. Az ipari mikrobiológiának ez az új ága — a biohidrometallurgia — egyre komolyabb szerepet követel magának a réztermelésben. A szakemberek becslése szerint a nyolcvanas évek elején már mintegy kétmillió tonna rezet állítanak majd elő bakterológiai kilúgozással, amely a világ összes réztermelésének közel húsz százalékát teszi majd ki. A biokémiai eljárások tanulmányozása, a rézércekre vonatkozó ismeretek bővítése hazánkban is rendkívüli jelentőségű, mivel a Recsk körzetében nagy mélységben talált és a hagyományos technológiával gazdaságosan kitermelhető érc mellett több milliárd tonna gyenge minőségű 0,2—0,3 százalék réztartalmú rézérc is található, melynek gazdaságos hasznosítása idővel minden bizonnyal előtérbe kerül.
