Как стать автором
Обновить
41.52
Рейтинг
НИТУ «МИСиС»
Номер один в России по материаловедению

О том, как бактерии питаются железом и достают из техногенных отвалов высококачественные пигменты

Блог компании НИТУ «МИСиС» Научно-популярное Биотехнологии Экология
image

В России ежегодно образуется около 6 миллиардов тонн металлургических и отходов, а вторично используется только 15 % из них. Оказывается, особые тионовые бактерии умеют доставать из токсичных и всем мешающих отвалов качественные пигменты, утилизируя до 80% отходов. При этом они «питаются» железом. Подробнее тут…

Техногенный «мусор» добывающих и металлургических компаний в нашей стране не находит применения и отправляется в отвалы и хвостохранилища, создавая технические, технологические, экологические проблемы как для самих производств, так и живущих рядом людей. Кстати, и с экономической точки зрения, это накладно. Металлургические компании платят по 0,5 рубля за хранение 1 тонны шлака в сутки.

image

При этом большая часть этого «зла» по содержанию железа часто сравнима с рудными концентратами и, в общем-то, является бесхозно брошенным ценным сырьем. Например, окалина прокатного и кузнечного производств может содержать до 55–60% железа. Сакраментальный вопрос – как извлечь полезные фрагменты из тонн отходов?

Оказывается, можно снарядить для этого армию одноклеточных прокариотов. Молодые ученые кафедры физической химии НИТУ «МИСиС» совместно со специалистами компании «НВП Центр-ЭСТАгео» предложили использовать естественную силу микроорганизмов и разработали биотехнологию получения из таких техногенных отходов высококачественного желтого пигмента для лакокрасочной и косметической промышленности.

image
Образцы сырья и порошки готовых пигментов

Технология основана на методе, так называемого, бактериального выщелачивания. Особый род одноклеточных бактерий – тионовые или серобактерии – живут за счет того, что окисляют железо и серу в минеральном сырье. Они окисляют железо (из Fe2+ в Fe3+ ) в техногенных рудах, выделяя при этом энергию, необходимую для жизни этих микроорганизмов.

image
Acidithiobacillus ferrooxidans в лабораторной среде

«Чаще всего используются бактерии Acidithiobacillus ferrooxidans и Acidithiobacillus thiooxidans. Их размер составляет от 0,6 до 1,2 микрометра. Данные бактерии живут в кислой среде (рН 1,6–2,15) при температуре 20–30 °С, — рассказывает руководитель научной группы, магистрант кафедры физхимии НИТУ «МИСиС» Иван Кочетов. ¬- В результате окисления цветные металлы (вредные примеси) выщелачиваются в раствор, техногенный материал дезагрегируется и обогащается продуктами жизнедеятельности бактерий, их метаболитами – липидами и органическими кислотами, улучшающими его пластичность и стойкость, что приводит к образованию нового высококачественного продукта – биопигмента с размером частиц от 3 до 50 нанометров».


image

Иван Кочетов в лаборатории
Пигмент можно использовать в лакокрасочной, косметической, автомобильной, строительной и других отраслях промышленности. Биохимические краски на основе такого пигмента в несколько раз превосходят по качеству обычные химические краски. Одна тонна пигмента, по данным научного коллектива, стоит порядка 20–22 тысяч долларов, при этом стоимость одного литра бактериального раствора составляет всего 0,7 рубля.

«С помощь отжига желтого пигмента (при температуре примерно +800 °С) мы получим такой же пигмент, только красного цвета. При добавлении в бактериальный раствор красной кровяной соли (K3[Fe(CN)6]), в результате качественной реакции на ионы железа, мы получили берлинскую лазурь, которая после сушки станет синим пигментом», — добавляет Иван Кочетов.
Таким образом, из отходов металлургического производства ученые в лабораторных условиях получили пигменты трех различных цветов, установив экспериментальным путем, что из 1 литра бактериального раствора можно получить примерно 2,7–3 грамма пигмента.
На 1 тонну пигмента уйдет примерно 330 тысяч литров раствора, это 230 тысяч рублей.

Совокупная стоимость такой промышленной партии пигмента составит примерно 1 миллион 300 тысяч рублей (около 20 тысяч долларов).

Ну чем не подспорье во времена обвалов и девальваций?: )

Работы выполняются при финансовой поддержке Фонда содействия инновациям программы «УМНИК» (договор от 19.12.2019 № 14911ГУ/2019).
Теги:
Хабы:
Всего голосов 15: ↑15 и ↓0 +15
Просмотры 5.1K
Комментарии Комментарии 9

Информация

Дата основания
Местоположение
Россия
Сайт
misis.ru
Численность
5 001–10 000 человек
Дата регистрации