Ученые из ФИЦ Биотехнологии РАН определили, что дополнительная подача углекислого газа в биореакторы с микроорганизмами, окисляющими сульфидные минералы, помогает повысить эффективность извлечения золота при повышенных температурах.
Это может позволить оптимизировать используемые промышленные технологии добычи золота из сульфидных руд. Результаты исследования опубликованы в журнале Biology. Для добычи золота из упорных золотосодержащих сульфидных руд в промышленных масштабах используются термоацидофильные микроорганизмы — бактерии и археи, активные в очень кислой среде при повышенных температурах (порядка 40-50°С). Эти микроорганизмы окисляют сульфидные минералы, из-за чего последние разрушаются, высвобождая содержащиеся в них частицы золота.
Исследования показали, что активность микробного биоокисления в реакторах зависит от того, какое соединение используется в качестве источника углерода для микроорганизмов. Для этой цели можно использовать углекислый газ, известняк, мелассу и дрожжевой экстракт. Однако не до конца ясно, как избыточное внесение источников углерода и их состав влияет на активность микробных сообществ и процесс биоокисления.
Ученые ФИЦ Биотехнологии РАН сравнили активность бииокисления сульфидного золотосодержащего концентрата ацидофильными микроорганизмами при различных температурах и источниках углерода, чтобы понять, как эти факторы влияют на скорость окисления золотовмещающих сульфидных минералов — пирита и арсенопирита. Эксперименты проводили при трех разных температурах: 40°С, 45°С и 50°С. Кроме того, для каждой из выбранных температур еще исследовали эффект разных источников углерода – углекислоты и мелассы.
Оказалось, что при температуре 40°С использование дополнительных источников углерода — избыточного углекислого газа и мелассы — практически не влияет на способность микробной популяции окислять минералы. Однако при повышении температуры до 45°С и 50°С наблюдались различия в активности биоокисления, и использование диоксида углерода приводило к повышению степени окисления пирита и арсенопирита. При этом отметить, что в контрольном эксперименте без дополнительных источников углерода, активность окисления сульфидных минералов значительно понижалась по сравнению с 40°C, тогда как применение диоксида углерода позволяло нивелировать данный негативный эффект повышенной температуры на окисление сульфидных минералов и извлечение золота.
По мнению авторов работы, наблюдаемый эффект может объясняться воздействием на микробные популяции биореакторов. Использование дополнительных источников углерода при повышенных температурах приводило как к увеличению общей численности микроорганизмов, так и к изменениям в составе популяций.
«Наше исследование демонстрирует, что дополнительная подача углекислого газа в реакторы помогает повысить эффективность биоокисления минералов микробными сообществами и при этом позволяет предотвратить подавление биоокисления при повышенных температурах, что является типичной проблемой для промышленных реакторов», — отметил Александр Булаев, кандидат биологических наук, заведующий лабораторией хемолитотрофных микроорганизмов ФИЦ Биотехнологии РАН — «Также помимо прикладного значения нашей работы, интересным является то, что с помощью метагеномного анализа среди доминирующих микроорганизмов в популяции биореактора удалось выявить и охарактеризовать малоизученную некультивируемую архею группы A-plasma».
Исследование выполнено в рамках проекта РНФ 21-64-00019 "Метагеномный анализ и инженерия микробных консорциумов для промышленной микробиологии".
