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Metall-Biolaugung (Biomining)

Haldenbiolaugung zur Kupfergewinnung in ChileHaldenbiolaugung zur Kupfergewinnung in Chile Quelle: BGR

Beim Biomining werden spezielle Mikroorganismen eingesetzt um aus Erzen Wertmetalle durch Biolaugung zu gewinnen.
Wichtige Laugungsbakterien sind aerobe, azidophile Eisen(II)- und / oder Schwefelverbindungen oxidierende Arten wie beispielsweise Acidithiobacillus ferrooxidans (früher Thiobacillus ferrooxidans). Die Erzminerale der Metalle Kupfer, Nickel, Kobalt, und Zink kommen in der Natur überwiegend als Metallsulfide vor.
Biolaugung ist die biologische Umwandlung einer unlöslichen Metallverbindung in eine wasserlösliche Form. Das Oxidationsmittel Eisen(III) für die Metallsulfide stammt aus der mikrobiellen Eisen(II)oxidation. Bei der Metallsulfid-Oxidation entstehen Schwefelverbindungen und elementarer Schwefel. Diese werden durch die mikrobielle Oxidation zu Schwefelsäure umgesetzt, wodurch das saure Milieu geschaffen wird.

Bei der industriellen Biolaugung (Biomining) werden drei technische Prozesse unterschieden: Haufen- oder Haldenbiolaugung, Tankbiolaugung, in situ oder in place Biolaugung. Heute ist die Gewinnung von Kupfer aus sulfidischen Erzen die wichtigste industrielle Anwendung, wobei ein bedeutender Teil der Weltkupferproduktion bereits aus der Haufen- bzw. Haldenbiolaugung stammt. Außerdem wird Biomining auch zur Gewinnung von Gold, Kobalt, Nickel, Zink und Uran eingesetzt.

Durch gezielte Forschung und Weiterentwicklung der Biolaugung könnten Wertstoffe wie wirtschaftskritische Metalle aus Bergbauhalden (mine tailings), komplexen Erzen, nicht-sulfidischen Erzen wie Lateriten und Manganknollen, sowie aus Industrierückständen wie Aschen, Schlämmen, Schlacken und sogar Elektronikschrott gewonnen werden. Hierzu existieren bereits Verfahren im Labormaßstab und weiterführende Arbeiten werden im geomikrobiologischen Labor der BGR durchgeführt, überwiegend im Rahmen von Drittmittelprojekten. Seit 1973 wurden zahlreiche Projekte zur Metall-Biolaugung durchgeführt und die Ergebnisse wurden regelmäßig in anerkannten internationalen Fachzeitschriften publiziert (> 100 Veröffentlichungen).

Laufende Drittmittelprojekte:

Abgeschlossene Projekte

Literatur:

  • Hedrich, S., A. Schippers. 2017. Metallgewinnung mittels Geobiotechnologie. Chem. Ing. Tech. 89: 29–39.
  • Hedrich, S., K. Rübberdt, F. Glombitza, W. Sand, A. Schippers, M. V. Véliz, S. Willscher (Hrsg.). 2017. 22nd Biohydrometallurgy Symposium. Solid State Phenomena 262, Trans Tech Publications, Switzerland.
  • Kermer, R., S. Hedrich, S. Bellenberg, B, Brett, D, Schrader, P, Schönherr, M. Köpcke, K. Siewert, N. Günther, T. Gehrke, W. Sand, K. Räuchle, M. Bertau, G. Heide, W. Palitzsch, L. Weitkämper, H. Wotruba, H.-M. Ludwig, R. Partusch, A. Schippers, S. Reichel, F. Glombitza , E. Janneck. 2017. Lignite ash: waste material or potential resource - investigation of metal recovery and exploitation options. Hydrometallurgy 168: 141–152.
  • Marrero, J., O. Coto, A. Schippers. 2017. Aerobic versus anaerobic reductive dissolution of iron-rich nickel laterite overburden by Acidithiobacillus. Hydrometallurgy 168: 49–55.
  • Hedrich, S., and A. Schippers. 2016. Distribution of acidophilic microorganisms in natural and man-made acidic environments. In: Acidophiles: life in extremely acidic environments. R. Quatrini, D. B. Johnson (eds.). Caister Academic Press, UK.
  • Marrero, J., O. Coto, S. Goldmann, T. Graupner, and A. Schippers. 2015. Recovery of nickel and cobalt from laterite tailings by reductive dissolution under aerobic conditions using Acidithiobacillus species. Environ. Sci. Technol. 49: 6674-6682.
  • Schippers, A., S. Hedrich, J. Vasters, M. Drobe, W. Sand and S. Willscher. 2014. Biomining: metal recovery from ores with microorganisms. In: Geobiotechnology I - Metal-related Issues, A. Schippers, F. Glombitza, and W. Sand (eds.).  Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 141.
  • Vera, M., A. Schippers and W. Sand. 2013. Progress in bioleaching: fundamentals and mechanisms of bacterial metal sulfide oxidation—part A. Appl. Microbiol. Biotechnol. 97: 7529-7541.
  • Schippers, A., J. Vasters, and M. Drobe. 2011. Biomining - Entwicklung der Metallgewinnung mittels Mikroorganismen im Bergbau. Commodity top news 39. Deutsche Rohstoffagentur (DERA) in der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR). Link
  • Schippers, A., A. Breuker, A. Blazejak, K. Bosecker, D. Kock, and T.L. Wright. 2010. The biogeochemistry and microbiology of sulfidic mine waste and bioleaching dumps and heaps, and novel Fe(II)-oxidizing bacteria. Hydrometallurgy 104: 342–350.
  • Weitere Veröffentlichungen

Kontakt 1:

    
Prof. Dr. rer. nat. habil. Axel Schippers
Tel.: +49-(0)511-643-3103
Fax: +49-(0)511-643-2304

Kontakt 2:

    
Dr. rer. nat. Sabrina Hedrich
Tel.: +49-(0)511-643-3187
Fax: +49-(0)511-643-2304

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