Bioleaching of Lithium from Lepidolite by the Mixture of Rhodotorula Rubra and Acidithiobacillus Ferrooxidans

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

Warianty tytułu

PL

Bioługowanie litu z Lepidolitu przy użyciu mieszanki drożdży Rhodotorula Rubra i bakterii Acidithiobacillus Ferrooxidans

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The objective of this study was to evaluate lithium bioleaching from lithium-rich ore lepidolite using the mixed culture of autotrophic bacteria Acidithiobacillus ferrooxidans and heterotrophic yeast Rhodotorula rubra. Lithium, as an important part of cathode material and electrolyte, is one of the crucial elements in lithium – ion battery production. The conventional techniques concerning the treatment lithium ores involve pyrometallurgical and hydrometallurgical processes. The overall high energy and capital costs as well as serious second pollution of those processes urge a turn to alternative methods. Bioleaching appears to be one of the fast developing technologies, which uses different kinds of microorganisms (bacteria, fungi, yeast) and their metabolic products for the extraction of metals from low grade ores and wastes. The important microorganisms, which play an important role in metal recovery from sulphide minerals and waste, belong to autotrophic acidophilic group. Those microorganisms fix carbon dioxide and obtain energy from the oxidation of ferrous iron or reduced sulphur compounds. Contrary to bacterial leaching; the use of the yeast Rhodotorula rubra has also several advantages. These heterotrophic species are able to grow in acidic environment and due to their metabolites they can enhance metabolic activity of A. ferrooxidans. The bioleaching experiments were carried out in rich bioleaching media at the initial pH of 3.5. Results revealed that two main processes namely Li bioleaching (Li solubilisation) and Li bioaccumulation (Li uptake) were involved in Li bioleaching process. Li accumulation into the 1 g of microbial biomass was 47 µg. Lithium concentration in leach liquor was found to be 60 µg/l. During Li bioleaching using the mixture of R. rubra and A. ferrooxidans almost 4905 mg biomass was generated in 1000 ml of the solution. The great biomass increase indicated the positive effect of synergistic interactions of heterotrophic yeast of R. rubra and autotrophic bacteria of A. ferrooxidans on metabolic activities of the microorganisms. However, no significant effect of the consortium on Li bioleaching efficiency was observed.

PL

Celem niniejszych badań była ocena bioługowania litu z rudy lepidolitu bogatej w lit przy użyciu mieszanej kultury bakterii autotroficznych Acidithiobacillus ferrooxidans oraz heterotroficznego drożdży Rhodotorula rubra. Lit, jako ważny składnik materiału katody oraz elektrolitu, jest jednym z najważniejszych elementów w produkcji akumulatorów litowo-jonowych. Konwencjonalne techniki przetwarzania rud litu uwzględniają procesy pirometalurgiczne i hydrometalurgiczne. Całkowity koszt energetyczny i finansowy, jak również poważne zanieczyszczenie wtórne tych procesów, zmusiły do poszukiwania metod alternatywnych separacji. Bioługowanie jest obecnie jedną z najszybciej rozwijających się technologii, która wykorzystuje różnego rodzaju mikroorganizmy (bakterie, grzyby, drożdże) i ich produkty metaboliczne do wydzielania metali z niskiej jakości rud i odpadów. Mikroorganizmy, które odgrywają ważną rolę w procesie odzysku metalu z minerałów siarczkowych i odpadów, należą do grupy autotroficznej, acidofilowej. Te mikroorganizmy przyłączają się do dwutlenku węgla i pobierają energię z oksydacji żelazowego żelaza lub zredukowanych związków siarki. W przeciwieństwie do ługowania bakteryjnego, użycie drożdży Rhodotorularubra ma również kilka zalet. Te heterotroficzne gatunki są w stanie dojrzewać w kwaśnym środowisku i dzięki swoim metabolitom mogą wspomagać aktywność metaboliczną bakterii A. ferrooxidans. Testy bioługowania zostały przeprowadzone w bogatych nośnikach bioługujących o początkowej wartości pH wynoszącej 3,5. Wyniki pokazały, że dwa najważniejsze procesy, tj. bioługowanie Li (rozpuszczanie Li) oraz bioakumulacja Li (pobór Li), były włączone do procesu bioługowania Li. Akumulacja Li w 1g. biomasy mikrobiologicznej wyniosła 47 µg. Stężenie litu w płynie ługującym wyniosło 60 µg/l. Podczas bioługowania Li przy użyciu mieszanki R. rubra oraz A. ferrooxidans wygenerowano blisko 4905 mg biomasy w 1000 ml roztworu. Duży wzrost biomasy wskazuje na pozytywne działanie interakcji synergistycznych heterotroficznego drożdżaka R. rubra i autotroficznej bakterii A. ferrooxidans na aktywność procesów metabolicznych mikroorganizmów. Niemniej jednak, nie zaobserwowano znacznego wpływu konsorcjum na skuteczność bioługowania Li.

Słowa kluczowe

EN

bioleaching; aluminosilicate; Rhodotorula rubra; Acidithiobacillus ferrooxidans; Li recovery

PL

bioługowanie; glinokrzemiany; Rhodotorula rubra; Acidithiobacillus ferrooxidans; odzysk Li

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 16, nr 2
• Strony: 85--88
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Marcincakova R.

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

autor

Kadukova J.

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

autor

Mrazikova A.

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

Bibliografia

• 1. BRANDL, H. FARAMARZI, M. 2006. "Microbe-metal interactions for the biotechnological treatment of metal-containing solid waste." China Particuology 2: 93–97.
• 2. BRANDL, H. 2008. Microbial leaching of metals, In Biotechnology Set. 2nd edition (Eds H.-J. Rehm and G. Reed), Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH.
• 3. HOQUE, MD. E., PHILIP, O.J. 2011. "Biotechnological recovery of heavy metals from secondary sources." Materials Science of Engineering C, 31: 57–66.
• 4. FOURNIER, D., LEMIEUX, R., COUILLARD, D. 1998. "Essential interactions between Thiobacillus ferrooxidans and heterotrophic microorganisms during a wastewater sludge bioleaching process." Environmental Pollution 101: 303–309.
• 5. ILYAS, S. et al. 2007. "Bioleaching of metals from electronic scrap by moderately thermophilic acidophilic bacteria." Hydrometallurgy 88(1–4): 180–188.
• 6. KADUKOVÁ, J., ŠTOFKO, M. 2006. Environmentálne inžinierstvo pre hutníkov, Košice: Equilibria
• 7. KARAVAIKO, G.I. et al. 1988. Biotechnology of metals, Manual, Moskva: Centre for International Project GKNT.
• 8. KUSNIEROVA, M. et al. 2011. "Energetic wastes as an equivalent for primary non-metallic materials" Inżynieria Mineralna 1(27): 73–78.
• 9. LUPTÁKOVÁ, A., KUŠNIEROVÁ, M., FEČKO, P. 2002. Minerálne biotechnológie II. Sulfuretum v prírode a priemysle, Ostrava.
• 10. MARCINCAKOVA, R. et al. 2014. "The influence of spore age of Aspergillus niger on lithium dissolution from lepidolite." Inžynieria Mineralna, 15: 211–216.
• 11. REZZA, I. et al. 2001. "Mechanisms involved in bioleaching of an aluminosilicate by heterotrophic microorganisms." Process Biochemistry 36: 495–500.
• 12. SALINAS, E. et al. 2000. "Removal of cadmium and lead from dilute a aqueous solution by Rhodotorula rubra." Bioresource Technology 72: 107–112.
• 13. SIAME, E. 2011. 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.
• 14. SILVER, M., LUNDGREN, D.G. 1968. "Sulfur-oxidizing enzyme of Ferrobacillus ferrooxidans.", Canadian Journal of Biochemistry 46: 1215–1220.
• 15. VALDÉS, J. et al. 2008. Acidithiobacillus ferrooxidans metabolism: from genome sequence to industrial applications, In BMC Genomics.
• 16. WILLNER, J., FORNALCZYK, A. 2013. "Extraction of metals from electronic waste by bacterial leaching." Environmet Protection Engineering: 197–208.
• 17. ZHOU, J. et al. 2013. "Degradation of inhibitory substances in sludge by Galactomyces sp. Z3 and the role of its extracellular polymeric substances in improving bioleaching." Bioresource Technology 132: 217–223.