Adaption von Ferrimicrobium an und mikrobiologische Laugung von Kupfersulfiden in Gegenwart von Chlorid

Stipendiatin/Stipendiat: Marek Kaszuba

Um den Bergbau so umweltverträglich wie möglich zu gestalten, muss die die Vermeidung von Wasserverunreinigungen durch Säure und Schwermetalle vermieden werden. Zudem ist eine Energieeinsparung durch die vollständige Ausnutzung eines Erzes ein wichtiger Punkt. Bei der Verarbeitung von Erzen ist die Gewinnung von Metallen niemals zu 100% gewährleistet. Chalcopyrit, die größte Kupferquelle in Mitteleuropa (Polen, Deutschland), aber auch weltweit, ist gegenüber Aufbereitungsverfahren wie der mikrobiellen Laugung relativ beständig. Könnte man die Ausbeute von Kupfer aus Chalcopyrit von 40% auf 80% steigern, so müssen weniger Umwelteingriffe und nur die Hälfte an Energie für die Zerkleinerung aufgebracht werden. Ein Verfahren zu effektiven Chalcopyrit-Laugung kann den Kupferbergbau insgesamt viel umweltverträglicher machen.
Abhilfe kann hier der Prozess der biologischen Laugung mit Bakterien schaffen, weil dieser speziell für Ressourcen mit niedrigen Metallgehalten geeignet ist. Die dabei relevanten Mikroorganismen leben bei niedrigem pH (ca. 2) und Gewinnen ihre Energie aus der Oxidation von Fe2+ zu Fe3+ (Eisen oxidierende Bakterien).
Das Projekt umfasst folgende Teilziele: Verständnis der Mechanismen, die es dem acidophilen Eisen oxidierenden Bakterium Ferrimicrobium acidiphilum ermöglichen, hohe Chlorid–Konzentrationen zu tolerieren und Untersuchung der Wirkung erhöhter Chlorid-Konzentrationen auf die Löslichkeit von insbesondere Kupfer aus reinen Kupfersulfiden und Kupferschiefer. Gegenstand der Untersuchungen ist dabei vor allem das quantitativ am häufigsten vorkommende Kupfermineral Chalcopyrit, das relativ beständig gegenüber biologischer Laugung ist. Chalcopyrit ist die größte Kupferquelle in Mitteleuropa (Polen, Deutschland) aber auch weltweit. Das Problem bei der Laugung von Chalcopyrit besteht in der Bildung passivierender Schichten (Schwefel, Jarosit). Abhilfe schaffen kann hierbei die Zugabe von Chlorid zum Laugungsansatz, da Chlorid kationische und anionische Komplexe (nicht nur) mit Kupfer-Ionen bildet. Wichtig ist, dass wesentliche Effekte schon bei geringen Chlorid-Konzentrationen beobachtet wurden. Ein weiterer Aspekt zur Verwendung von Chlorid bei der Biolaugung bezieht sich auf die Laugung von Kupferschiefer-Lagerstätten oder auch Sphalerit-Erzen aus der Reichen Zeche. Hier besteht das Problem der Pufferung durch hohe Carbonat-Gehalte. Durch Ansäuerung des Laugungsansatzes mit HCl kann die bei der übliche Ansäuerung mit H2SO4 entstehende Gipsschicht (CaSO4) vermieden werden.

Förderzeitraum:
01.07.2016 - 30.06.2017

Institut:
Technische Universität Bergakademie Freiberg
Institut für Biowissenschaften
AG Umweltmikrobiologie

Betreuer:
Prof. Dr. Michael Schlömann

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