Graptoliitargilliidi bioleostamine

BIOLEOSTUMISE KASUTUSVÕIMALUSED METALLIDE ERALDAMISEKS EESTI GRAPTOLIITARGILIIDIST

(Juhib TÜ, partner TalTech)

EESMÄRK

Uuringu eesmärk on täpsemalt iseloomustada argilliidi orgaanilist komponenti lagundavat mikroobikooslust ja kirjeldada isoleeritud mikroorganismide võimekust seda protsessi läbi viia eesmärgiga optimeerida argilliidist orgaanilise aine lagundamist ning metallide bioleostamist. Katsete põhjal arendatakse edasi kaheastmelist bioleostamise protsessi (nn Graptomet), mis koosneb järgmistest etappidest: 1) anaeroobses keskkonnas toodetakse mikroorganismide loomuliku elutegevuse kaudu argilliidi metallorgaanilisi komplekse lõhustades biogeenset metaangaasi ning leostatakse välja teatud metalliühendid; 2) aeroobses keskkonnas bioleostatakse välja mikroorganismide abil argilliidi sulfiidses vormis olevad metallid.

Eestis leiduv graptoliitargiliit (GA) sisaldab mõningaid tehnoloogiliselt väga olulisi haruldasi metalle (vanaadium – V, molübdeen – Mo, tsink – Zn jt) ning väga väikeses koguses ka haruldasi muldmetalle (tseerium – Ce, lantaan -La, praseodüüm – Pr, euroopium – Eu, terbium – Tb, erbium – Er, samaarium – Sm), mis omavad väga olulist rolli kaasaegsetes energia salvestamise/muundamise seadmetes (V redoks patareid, Mo sisaldavad eriterased) või tahkeoksiid-kütuseelementides (Ce, Pr, La jt) või nn supermagnetites ja alalisvoolu mootorites (Pr jt) või LED valgusallikates (Eu, Tb).

SENISED TULEMUSED

TÜ molekulaar- ja rakubioloogia instituudi mikrobioloogiliste uuringutega eesmärk on väärindada GA-d kui kaevandamistega kaasnevat keskkonnaohtlikku kõrvalprodukti. Senised uuringud on näidanud, et kasutades 1%-list argilliidisuspensiooni muudeti anaeroobses keskkonnas neutraalse pH juures mikroobikoosluse ARGCON5 abil metaaniks kuni ~65% argilliidi orgaanilisest komponendist. Samas toimub metallide eraldumine vesifaasi anaeroobses keskkonnas kultiveerimisel üldjuhul madala efektiivsusega. Olenevalt pH-st moodustavad argilliidi orgaanilisest komponendist vabanenud metallid kas veeslahustunud või -lahustumatuid sulfiide. Samas leidsime, et tekkinud jäägi aeroobsel töötlusel happelises keskkonnas mikroobitüvega Acidithiobacillus ferrooxidans eraldus vesifaasi >100% Y, >100% Ni, 99% Th, 97% Co, 95% Cd, 89% As ja 64% U iga elemendi sisaldusest argilliidis. Suurt osa huvipakkuvaid metalle on argilliidist võimalik kõrge saagisega (80-100%) eraldada ka üksnes happelise töötluse teel atsidofiilsete mikroorganismidega (pH 1,5 kuni 2). Erandiks on molübdeen, mis lahustub neutraalse pH juures. Mo eraldamiseks sobib anaeroobne töötlus koos metaani eraldumisega (saagis ~80%). Tellisime firmalt BioTatec allhanke korras mikroobide kultiveerimise katseid ka suuremas mahus (15 liitrit) ja saadud tulemused langevad kokku laboritingimustes (~0,5 l mahus) läbiviidud katsete tulemustega. Kuna paljude metallide eraldumine GA-st vesifaasi toimub happelises keskkonnas efektiivselt ka ilma mikrobioloogilise töötluseta, siis on kavas selgitada, kas mikrobioloogiliste ja keemiliste meetodite kombineerimine annaks lõppkokkuvõttes suurema metallide saagise. Jätkub ka mikroorganismide kasvukeskkonna ja kultiveerimisaegade optimeerimine. Samaaegselt on TÜ Keemia instituudis tegeletud haruldaste hajutatud elementide separeerimismeetodite arendamisega. Uuritakse ioonsete vedelike rakendusvõimalusi ülilahjade haruldaste muldmetallide ekstraheerimiseks GA lahustest ning elektrosadestamise võimalusi metallide ja haruldaste muldmetallide selektiivseks eraldamiseks multikomponentsetest süsteemidest.