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

    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?: )
    НИТУ «МИСиС»
    Номер один в России по материаловедению

    Комментарии 9

      +2
      Где-то в далекие 90-е годы у меня был очень хороший друг, коллега, химик. С деньгами было тогда плохо, а друг постоянно что-то разрабатывал и изобретал. И как-то он с компанией нацелился на одну проблему.
      При производстве автомобилей в Тольятти массово делается цинковка — гальваническое покрытие цинком, ну и как побочный результат образуются сточные воды с избыточным количеством цинковых соединений. За что им регулярно выписываются большие штрафы.
      Друг мой — довольно талантливый, он создал какое-то там комплексное соединение, которое впитывало этот цинк. Ну и далее — … наше предложение заключается… — вот вам это соединение, пробуйте, мы готовы его поставлять,… и мы планируем получить оплату как какую-то маленькую долю от этих регулярных больших штрафов.
      На что им в конечном итоге ответили — Вот у нас в планы уже заложены деньги на штрафы, и для нас это проще — платить штрафы ( и не париться с этими экологическими заморочками)…
      Так что — хороший результат — это хорошо, но часто нам не хватает «зубастости» в его дальнейшем продвижении.
        0

        Согласна. Судьба любой хорошей идеи зависит от пробивных качеств и мотивированности ее "продюсера".

          +1

          а потом эти бактерии размножатся, и пожрут всё железо на планете!

            0

            … и покажут всем Кузькин Кибертрон

            +3
            Проблема в том, как перевести процесс из лабораторных условий в производственные. Масштабируется ли он вообще? Какие усилия надо произвести, что обработать тонну реального шлака на каком-то складе? Что останется после обработки — химически/биологически нейтральные отходы или нечто, что надо будет хранить ещё дороже? И много, очень много таких вопросов.

            Просто пример — каждый дома может экспериментировать с дрожжами и рассадой. Но чтобы получить из дрожжевых экспериментов что-то ценнее обычной бражки — надо вложиться серьезно, как и в случае рассады. Эта дельта и есть разница между лабораторным экспериментом, подтверждающим саму возможность, и индустриальным производством, выдающим постоянный продукт со стабильным качеством.

            Я регулярно читаю про эксперименты с бактериями — да любой может прогуглить «бактерии отходы», «бактерии синтез топлива» — таких экспериментов очень много. Уранопоедающие бактерии, бактерии, разлагающие пластик… Куча новостей. Но где они в смысле реальных производств, реальной работы за пределами лабораторий? Пока индустриального применения увы не видно.

            Хотя сама идея выглядит в потенциале очень красивой — сыпанул щепотку закваски и тебе пополз чистый металл (топливо, спирт, подписчики — нужное подчеркнуть).

            Ну и количество экспериментов с бактериями всё-таки позволяет надеяться, что однажды промышленники заставят их работать )
              +1
              Ну чем не подспорье во времена обвалов и девальваций?: )

              Ну так сначала продайте, а потом говорите гоп!: )
              А еще повышенное предложение понижает цену.

                +3
                Первое, что пришло на ум – рационализаторство Томаса Тангора («Житие мое (Алхими к с боевым дипломом)» Ирины Сыромятниковой). Осталось только пойти дальше по цепочке и найти (создать) панцирных моллюсков, которые, питаясь этими бактериями будут строить свои ракушки из… Чистого металла.

                PROFIT!!!
                  0
                  Сорок тонн отходов в год на человека? Реально? И 100 тонн отходов на тонну стали?
                    0
                    Мутант-59 стал ещё немного ближе

                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                    Самое читаемое