The Influence of Spore Age of Aspergillus Niger on Lithium Dissolution from Lepidolite

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

Warianty tytułu

PL

Wpływ wieku zarodników Aspergillus niger na roztwory litowe z lepidolitu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Lithium and its compound have several commercial applications uses, including metal refining, organic synthesis and polymerization, manufacture of pharmaceuticals, glass, ceramics and batteries. Nowadays, lithium is becoming more and more interesting and attractive as a constituent of batteries for electric and hybrid vehicles. In nature lithium is the most frequently occurring metal; however, in very low concentration. The conventional processing of pegmatites containing lithium bearing aluminosilicates is time, energy and cost intensive. Biohydrometallurgical approaches are generally considered as technologies with low-cost and low-energy requirement. Some species of heterotrophic microorganisms such as Aspergillus and Penicillium have shown a great potential for metal bioleaching from ores and various waste materials such as fly ash, spent catalysts and electrical waste. Heterotrophic microorganisms of genera from Aspergillus exhibit a good potential in producing of organic acids, mainly oxalic, citric and gluconic acids, effective for metal extraction from low-grade ores and waste. This present study examines the influence of spore age of Aspergillus niger on lithium extraction from aluminosilicates. Spores or conidia, used for the experiment, were cultured 4 and 12 days. The metal bioleaching experiments were carried out in low nutrient media at ambient temperature. For the first time lithium was present in the solution on day 26 in both cases in the amount of 60 μg/l and 26 μg/l using 4-day and 12-day old spores, respectively. Since A. niger is characterized by a high ability to accumulate various metals lithium was also determined in the biomass. Results revealed that much more biomass (fungal mycelium) was generated by long-term cultured spores than short-term ones. Lithium concentrations accumulated in the biomass produced by 4-day and 12-day old spores were found to be 121μg/l and 545μg/l, respectively. In spite of rather low pH values, about pH=3, in both leaching systems a higher Li bioleaching efficiency was achieved using long-term cultured fungi. The results of a scanning electron micrograph (SEM) examination of the mineral before and after the bioleaching process pointed out the structural changes of the mineral surface after the attack by A. niger. X-ray analysis also confirmed the changes in crystalline structure of the mineral before and after the bioleaching process.

PL

Lit i jego związki mają kilka zastosowań komercyjnych, np. w rafinacji metali, syntezach organicznych i polimeryzacji, produkcji leków, szkła, ceramiki czy baterii. Obecnie lit staje się coraz bardziej interesujący i atrakcyjny jako składnik baterii do pojazdów elektrycznych i hybrydowych. W naturze lit jest najczęściej występującym metalem, jednakże w niskim stężeniu. Konwencjonalnie przetwarzanie pegmatytów (glinokrzemiany) zawierających lit są czaso-, energo- i kosztochłonne. Biohydrometalurgia uważana jest za technologię o niskich kosztach i niskich wymagań energetycznych. Niektóre gatunki heterotroficznych organizmów, takich jak Aspergillus i Penicillium wykazują wielki potencjał w bioługowaniu metali z rud I różnych typów odpadów, np. popiołów lotnych, zużytych katalizatorów czy odpadów elektrycznych. Mikroorganizmy heterotroficzne z rodzaju Aspergillus posiadają potencjał w produkcji kwasów organicznych, głównie szczawiowego, cytrynowego i glukonowego, działających na metale wydobywane z niskiej jakości rud i odpadów. Artykuł prezentuje badania nad wpływem wieku zarodka Aspergillus niger na wydobycie litu z glinokrzemianów. Zarodki i związki conidia użyte w doświadczeniu były hodowane 4 i 12 dni. Doświadczenia bioługowania metali zostały przeprowadzone w pożywce o niskiej temperaturze otoczenia. Po raz pierwszy lit pojawia się w roztworze 26 dnia w obu przypadkach w ilości 60 μg/l i 26 μg/l przy użyciu odpowiednio 4 i 12 dniowych zarodków. Jako, że A. Niger cechuje się znaczną możliwością kumulacji różnych metali, lit znaleziono także w biomasie. Badania pokazują, że dłużej hodowane zarodniki wytwarzają więcej biomasy niż krócej hodowane. Stężenie litu w biomasie wyprodukowanej przez 4 i 12 dniowe zarodniki wynosiło odpowiednio 121μg/l i 545μg/l. Pomimo niskiej wartości pH (pH = 3) wyższa wydajność bioługowania została otrzymana z dłużej hodowanych zarodników. Wyniki badań na elektronowym mikroskopie skaningowym (SEM) przed i po bioługowaniu wykazały zmiany strukturalne powierzchni minerału po zaaplikowaniu A. Niger. Analiza rentgenowska potwierdziła zmiany w sieci krystalicznej minerału przed i po procesie bioługowania.

Słowa kluczowe

EN

bioleaching; aluminosilicate; Aspergillus niger; Li recovery

PL

bioługowanie; glinokrzemian; Aspergillus niger; odzysk litu

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 15, nr 2
• Strony: 211--216
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Marcincakova R.

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

autor

Mrazikova A.

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

autor

Velgosova O.

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

autor

Kadukova J.

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

autor

Vojtko M.

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

autor

Holub M.

• Technical University in Košice, Civil Engineering Faculty, Institute of Environmental Engineering, Vysokoskolska 4, 042 00 Kosice, Slovac Republic

Bibliografia

• 1. Burgstaller W., Schinner F., Minireview: Leaching of metals with fungi, Journal of Biotechnology, 27, 1993, p. 91-116
• 2. Goonan T., Lithium use in batteries, U.S.Geolocical Survey [online]. Reston, Virginia, 2012, Circular 1371, [cit.2014-04-08]. available on WWW: ‹http://pubs.usgs.gov/circ/1371/›
• 3. Ilgar, E., et al. Kinetics of lithium extraction from spodumene by organic acids produced by Aspergillu niger, In: Biohydrometallurgical Technologies, I, TMS, Pennsylvania, 1993. p. 293-301
• 4. Kusnierova M., et al. Energetic wastes as an equivalent for primary non-metallic materials, Inžynieria Mineralna, 1, 27, 2011, p. 73-78
• 5. Luptakova A., et al. Minerálne biotechnológie II., Sulfuretum v prírode a v priemysle, VŠB Technická univerzita v Ostrave, 2002
• 6. Qu Y., et al. Bioleaching of heavy metals from red mud using Aspergillus niger, Hydrometallurgy, 136, 2013, p. 71-77
• 7. Ren W.-X., et al. Biological leaching of heavy metals from a contaminated soil by Aspergillus niger, Journal of Hazardous Materials, 167, 2009, p.164-169
• 8. Report of the Ad-hoc Working Group on defining critical raw materials [online]. c2010 [cit. 2014-05-10]. Dostupný z WWW: ‹http://ec.europa.eu/enterprise/policies/rawmaterials/documents/index_en.htm›
• 9. REZZA, I. et al. Extraction of lithium from spodumene by bioleaching, Letters in Applied Microbiology, 25, 1997, p. 172-176
• 10. Rezza, I. et al. Mechanisms involved in bioleaching of an aluminosilicate by heterotrophic microorganisms, Process Biochemistry, 36, 2001, p. 495-500
• 11. Siame E., Recovery of lithium from China clay waste using a combination of froth flotation, magnetic separation, roasting and leaching, University Exeter as a thesis for the degree of Doctor of Philosophy in Earth Resources, February, 2011, p.226
• 12. Smith L., Demand not to be taken lightly: While future lithium markets appear promising, Industrial Minerals, January (2010), pp. 45-46
• 13. Simonovicova A., et al. Influence of the Environment on the Morphological and Biochemical Characteristics of Different Aspergillus niger Wild Type Strain, Indian Journal of Microbiology, 53 (2), 187-193
• 14. Willner J., Fornalczyk A., Extraction of metals from electronic waste by bacterial leaching, Environmet Protection Engineering, 2013, p. 197-208
• 15. Wu H.-Y., Ting Y.-P., Metal extraction from municipal solid waste (MSW) incinerator fly ash—Chemical leaching and fungal bioleaching, Enzyme and microbial technology, 38, 2006, p.839-847