Bacteriële ijzer reductie

Transcriptie

1 Bacteriële ijzer reductie Een aantal bacteriën zijn in staat om ferri ijzer te reduceren. Dit gebeurt bv in sedimenten van meren. Dit gereduceerde ijzer kan dan worden getransporteerd over zelfs grote afstanden en er worden geoxideerd, ofwel spontaan ofwel door bacteriën. Het resultaat is een bruin neerslag Fe 2+ + ¼ O ½ H 2 O Fe(OH) 3 + 2H + Kan dan interageren met bv humus zuren en opnieuw omgezet worden tot ferro

2 Ferro oxidatie bij lage ph Bij lage ph (2-4) en bij komt er voonamelijk Acidithiobacillus ferrooxidans voor, terwijl bij extreem lage ph (1-2 ) en 50 het eerder Leptospirillum ferroxidans is. In deze omstandigheden slaat Fe niet neer als hydroxide maar als jarosiet (HFe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 ) = geel en wordt in de zgn mine drainage Yellow boy genoemd

3 Pyriet - FeS 2 Wordt gevormd via een reactie tussen zwavel en FeS; pyriet is een zeer onoplosbare kristalijne structuur De bacteriële oxidatie van pyriet is van grote betekenis voor de acidifiëring in mijnbouw en ontginning van ertsen. Bijkomende oxidatie van pyriet leidt tot microbial leaching van metaal ertsen.

4 Pyriet oxidatie: van groot belang voor microbial leaching van ertsen FeS Fe H 2 O 15Fe 2+ +2SO H +

5 Acid mine drainage Bacteriële oxidatie van pyriet ligt aan de basis van (zure) mijn drainage = een milieu probleem. Zolang het pyriet opgesloten zit in het erts gebeurt er niets, het is pas bij het openkappen van de ertsen dat met behulp van O 2, eerst de spontane oxidatie met vrijstelling zwavelzuur (daling ph) en dan de oxidatie door acidithiobacillus ferrooxidans gebeurt.

6 Microbiële bioremediering: microbial leaching of ores Dit is een voorbeeld van positieve effecten van de oxidatie van metalen (aanwezig) in ertsen). Sulfiden vormen vaak onoplosbare verbindingen met metalen (ertsen) die, als ze in lage concentraties aanwezig ziijn, moeilijk kunnen ontgonnen worden. Sulfide zal spontaan oxideren aan de lucht, dit is ook het geval voor metaal sulfiden. Bacteriën zoals Acidithiobacilus ferroxidans kunnen deze spontane oxidatie versnellen. Niet alle ertsen zijn even gevoelig aan oxidatie. De meest gebruikte ertsen in mine drainage is pyrhotiet (FeS) en coveliet (CuS).

7 Chalcocite Covellite Recup. metallisch koper Fe 0 + Cu + Cu 0 + Fe 2+ Fe 2+ + ¼ O 2 Fe 3+ + ½ H 2 O

8

9 Nitrificatie Oxidatie van NH 3 nitriet NO 2 - Nitrosomonas Oxidatie van NO 2 - nitraat NO 3 - Nitrobacter

10 Ammonium oxideerders Nitrosomonas NH 3 + O 2 + 2H + + 2e- NH 2 OH + H 2 O Electronen??

11 Nitriet oxideerders Nitrobacter

12 Anammox reactie Hierbij treedt een stikstof verbinding op als electronen donor en een andere als electronen acceptor NH NO 3 - N 2 + 2H 2 O G = -357kJ Brocadia anamoxidans

13

14

15 Assimilatief <-> dissimilatief metabolisme Assimilatieve reductie NO 3 -, SO 4 2-, CO 2 etc. gereduceerd tot celcomponenten -NH 2, -SH (aminozuren); CO 2 fixatie Dissimilatieve reductie Hoeveelheden gereguleerd Specifieke enzymen Niet beperkt tot prokaryoten Componenten als terminale electronen acceptor Hoeveelheden niet gereguleerd Specifieke enzymen (andere dan assimilatieve red.) Beperkt tot prokaryoten? Welke: N-verbindingen; S-verbindingen, organische verbindingen

16 Nitraat reductie Denitrificatie

17 Denitrificatie Zure regen Gasvormig Verlies (landbouw) Winst (zuivering)

18 Biochemie en energie conservering: O 2 als electronen acceptor E. coli E 0 ½ O 2 / H 2 O = V

19 Biochemie en energie conservering: nitraat als electronenacceptor Escherichia. coli E 0 NO 3 - / NO 2 - = V

20 Nitraat als electronenacceptor Pseudomonas stutzeri Paracoccus denitrificans Meeste dentrificeerders behoren tot de Proteobacteria en kunnen vaak nog andere electronen acceptoren gebruiken (bv Fe 3+ )

21 Sulfaat reductie Sulfaat als electronenacceptor SO 4 - Minder goede e-accept dan NO 3 - e-donor lage redox NADH, H 2

22 APS = adenosinefosfosulfaat PAPS = Fosfo-adenosine-5 -fosfosulfaat Dissimilatief Assimilatief