Nickel Recovery from Printed Circuit Boards Using Acidophilic Bacteria

• Autorzy: Mrazikova A. , Marcincakova R. , Kadukova J. , Velgosova O.

Warianty tytułu

PL

Odzysk niklu z płytek układów drukowanych z użyciem bakterii kwasolubnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Electronic waste consists of a mixture of various metals particularly copper, aluminium, nickel, iron and steel. In addition to various hazardous materials, e-waste also contains valuable and precious materials but also different types of plastics and ceramics. Mechanical and pyrometallurgical recycling of electronic waste are not only energy and cost intensive but also generate atmospheric pollution through the release of dioxins and furans or high volumes of effluents. It is of real interest to find new technologies on metal recovery from e-waste which are not only economically appropriate but also environmentally friendly. One of the promising technologies for metal extraction from primary and secondary sources appears to be biohydrometallurgy. Acidophilic bacteria from genera Acidithiobacillus are among the most utilized bacteria in metal dissolution from low-grade ores and waste. The mixed bacterial culture of Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans were investigated in nickel bioleaching from printed circuit boards (PCBs). As the leaching medium a nutrient medium wit the initial pH 1.5 was used. Ferrous iron and elemental sulphur served as energy sources for microbial growth. The acidophilic bacteria were isolated from acid mine drainage water in Smolnik in Slovakia and prior to bioleaching process they were grown in the presence of PCB waste. The highest nickel bioleaching efficiency (86 %) was reached on day 10 using the mixture of the acidophilic bacteria. In the absence of bacteria 36 % Ni at most was dissolved. The results from these studies demonstrate that nickel may be recovered from printed circuit boards by microbial leaching using mixed adapted consortium of mesophilic bacteria. Pre-adaptation of microorganisms to PCBs waste can enhance bioleaching process since this kind of waste is too toxic for them.

PL

Odpady elektroniczne składają się z mieszaniny różnych metali szczególnie miedzi, aluminium, niklu, żelaza i stali. Oprócz różnych materiałów niebezpiecznych, odpady elektroniczne zawierają również cenne i szlachetne materiały, ale również różne rodzaje tworzyw sztucznych i ceramiki. Recykling mechaniczny i pirometalurgiczny odpadów elektronicznych są nie tylko energochłonne i kosztowne, ale także generują zanieczyszczenia powietrza poprzez uwalnianie dioksyn i furanów oraz dużej ilości ścieków. Szczególnie ważnym jest więc znalezienie nowych technologii w zakresie odzysku metali z odpadów elektronicznych, które są nie tylko właściwe z ekonomicznego punktu widzenia, ale również przyjazne dla środowiska naturalnego. Jedną z obiecujących technologii ekstrakcji metali ze źródeł pierwotnych i wtórnych wydaje się być biohydrometalurgia. Kwasolubne bakterie z rodzaju Acidithiobacillus są jednymi z najczęściej wykorzystywanych bakterii w rozpuszczaniu metalu z rud niskiej jakości oraz odpadów. Mieszana kultur bakterii Acidithiobacillusferrooxidans i Acidithiobacillusthiooxidans zbadana została w procesie bioługowaniu niklu z obwodów drukowanych (PCB). Jako czynnik ługujący zastosowano pożywkę o pH początkowym 1,5. Jony żelaza (II) i siarka elementarna służyły jako źródło energii dla wzrostu drobnoustrojów. Kwasolubne bakterie wyizolowano z kwaśnej drenażowej wody kopalnianej w Smolniku na Słowacji i przed procesem ługowania biologicznego były hodowane w obecności odpadów PCB. Najwyższą skuteczność bioługowania niklu (86%) osiągnięto w dniu 10 stosując mieszaninę kwasolubnych bakterii. W przypadku braku bakterii rozpuszczano maksymalnie 36% Ni. Wyniki tych badań wskazują, że nikiel można odzyskać z płytek obwodów drukowanych przez wymywania z użyciem mieszaniny przystosowanych drobnoustrojów - bakterii mezofilnych. Wstępna adaptacja drobnoustrojów do odpadów PCB może poprawić proces ługowania biologicznego, ponieważ ten rodzaj odpadów jest dla nich zbyt toksyczny.

Słowa kluczowe

EN

bioleaching; electronic scrap; metals; Acidithiobacillus ferrooxidans; Acidithiobacillus thiooxidans

PL

bioługowanie; złom elektroniczny; metale; Acidithiobacillus ferrooxidans; Acidithiobacillus thiooxidans

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 15, nr 2
• Strony: 51--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., wykr.

Twórcy

autor

Mrazikova A.

• Faculty of Metallurgy, Technical University in Kosice, Park Komenského 11, 042 00 Kosice, Slovak Republic

autor

Marcincakova R.

• Department of Material Science, Technical University in Kosice, Park Komenského 11, 042 00 Kosice, Slovak Republic

autor

Kadukova J.

• Department of Material Science, Technical University in Kosice, Park Komenského 11, 042 00 Kosice, Slovak Republic

autor

Velgosova O.

• Department of Material Science, Technical University in Kosice, Park Komenského 11, 042 00 Kosice, Slovak Republic

Bibliografia

• 1. Bálintová, M. et al. Úprava kyslých banských vôd. Košice, Stavebná fakulta, Technická univerzita, 2012, s 131
• 2. Brandl, H. et al. Computer-munching microbes: metal leaching from electronic scrap by bacteria and fungi, Hydrometallurgy, 59, 2001, p.319-326
• 3. Ilyas, S. et al. Column bioleaching of metals from electronic scrap. Hydrometallurgy. 101, 2010, p.135 – 140
• 4. Kadukova, J. et al. Návody na cvičenia zo Základov biotechnológií, Hutnícka fakulta, Technická univerzita v Košiciach, Košice, 2011, p.129
• 5. Lee J., et al. Bio-processing of solid wastes and secondary resources for metal extraction – A review. Waste Management, 22, 2012, p.3-18
• 6. Li, J. Recycle technology for recovering resources and products from waste printed circuit boards, Environmental Science and Technology, 41, 2007, p. 1995-2000
• 7. Luptakova, A. et al. Minerálne biotechnológie II., Sulfuretum v prírode a v priemysle, VŠB - Technická univerzita Ostrava, 2002
• 8. Valdés, J. et al. Acidithiobacillus ferrooxidans metabolism: from genome semence to industrial applications. BMC Genomics, 2008, 9:597
• 9. Veit, H.M. et al. Using mechanical processing in recycling printed circuit boards, JOM, 54, 2002, p. 45-47
• 10. Veit, H.M. et al. Waste multilayer ceramic capacitors, Hydrometallurgy, 2007, p. 89-95
• 11. Wang, J. et al. Bioleaching of metals from printed wire boards by Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans and their mixture. Journal of Hazardous Material,172, 2009, p.1100-1105
• 12. Willner, J., Fornalczyk, A. Extraction of metals from electronic waste by bacterial leaching, Environment Protection Engineering, 2013, 1, p. 197-208
• 13. Xiang, Y. et al. Bioleaching of copper from waste printed circuit boards by bacterial consortium enriched from acid mine drainage, Journal of Hazardous Materials, 184, 2010, p. 812-818
• 14. Zhu, N. et al. Bioleaching of metal concentrates of waste printed circuit boards by mixed culture of acidophilic bacteria, Journal of Hazardous Materials, 192, 2011, p. 614-619