- •О. Ю. Сартакова
- •Учебное пособие
- •Содержание
- •1 Основы микробиологии ................................................... 7
- •2 Основы биотехнологии ................................................... 42
- •3 Типовая схема и основные стадии
- •4 Основные понятия биокатализа и53
- •5 Ферментация....................................................................... 65
- •6 Области применения биотехнологии........................... 69
- •Введение
- •1 Основы микробиологии
- •1.1 Общие сведения о микроорганизмах
- •1.2 Распространение микроорганизмов в природе
- •1.3 Морфологическая характеристика отдельных групп микроорганизмов
- •1.3.1 Структура эукариотической клетки
- •Ской мембраны
- •1.3.2 Структура прокариотической клетки
- •1.3.3 Ультрамикробы
- •1.3.4 Бактерии
- •1.3.4.1 Спорообразование у бактерий
- •1.3.4.2 Движение бактерий
- •1.3.4.3 Размножение бактерий
- •1.3.4.4 Питание бактерий
- •1.3.4.5 Типы питания
- •1.3.4.6 Систематика бактерий
- •1.3.5 Актиномицеты
- •1.3.6 Грибы
- •1.3.7 Водоросли
- •1.3.8 Простейшие
- •1.3.9 Коловратки
- •2 Основы биотехнологии
- •2.1 Объекты биотехнологии
- •2.2 Прошлое и настоящее биотехнологии
- •2.3 Перспективы развития биотехнологии
- •2.4 Основные виды биотехнологической деятельности микроорганизмов
- •2.5 Преимущества биотехнологических процессов
- •3 Типовая схема и основные стадии биотехнологических производств
- •4 Основные понятия биокатализа и биотрансформации
- •4.1 Основные группы биотрансформаций
- •4.2 Основные виды реакций биокатализа
- •4.3 Классификация ферментов
- •4.4 Преимущества и недостатки биокаталитических процессов
- •4.5 Основные понятия иммобилизации ферментов
- •4.6 Методы иммобилизации ферментов
- •Го связывания с носителем
- •«Сшивки»
- •4.7 Оценка качества иммобилизованных ферментов и метода иммобилизации
- •4.8 Примеры использования ферментов
- •5 Ферментация
- •5.1 Классификация процессов ферментации
- •Ферментация бывает:
- •5.2 Основные параметры периодической ферментации
- •5.3 Понятие скорости роста
- •5.4 Фазы периодической ферментации
- •5.5 Преимущества и недостатки периодической ферментации
- •6 Области применения биотехнологии
- •6.1 Биотехнологические процессы в решении экологических задач
- •6.2 Примеры блок-схем микробиологической очистки стоков
- •6.3 Биохимические методы очистки воды
- •6.3.1 Микробная ассоциация и технологические условия ме-
- •6.3.2 Очистка воды в аэротенках
- •6.3.3 Очистка воды в биофильтрах
- •6.3.4 Комбинированные сооружения аэробной биохимической очистки воды
- •6.3.5 Процессы нитрификации и денитрификации
- •6.3.6 Методы обработки осадка
- •6.3.7 Аэробная стабилизация осадка
- •6.3.8 Метановое брожение (биометаногенез)
- •6.3.8.1 Этапы метанового брожения
- •Биогаз (сн4, co2 )
- •6.3.8.2 Химизм процесса метанового брожения
- •6.3.8.3 Микробная ассоциация биометаногенеза
- •6.3.8.4 Сырье биометаногенеза
- •6.3.8.5 Технологические режимы и аппаратурное оформление процесса метанового брожения
- •6.4 Биоценозы как индикаторы сапробности водоемов
- •6.5 Применение биотехнологии в медицине
- •6.5.1Антибиотики
- •6.5.2. Гормоны
- •6.5.3 Вакцины, иммунные сыворотки и иммуноглобулины
- •6.5.4 Ферменты
- •6.5.5 Биодатчики в медицине
- •6.6 Применение биотехнологии в энергетике
- •6.6.1 Законы биоэнергетики
- •6.6.2 Биологические мембраны, как преобразователи энергии
- •6.6.3 Характеристика растительного сырья как источника энергии
- •6.6.4 Альтернативные источники энергии и их получение
- •6.7 Производство пищевых продуктов и напитков
- •6.7.1 Биотехнологические процессы в хлебопекарном производстве
- •6.7.2 Биотехнология приготовления пива
- •6.7.3 Производство вина и спиртсодержащих продуктов
- •6.7.4 Биотехнология приготовления кисломолочных продуктов и сметаны
- •6.7.5 Биотехнологические процессы в сыроделии
- •6.7.6 Биотехнология приготовления маргарина
- •6.8 Химическая промышленность и биотехнология
- •6.9 Сельское хозяйство и биотехнология
- •6.10 Биогеотехнология
- •6.10.1Биогидрометаллургия
- •6.10.2 Выщелачивание куч и отвалов
- •6.10.3 Бактериальное выщелачивание in situ
- •6.10.4 Выщелачивание минеральных концентратов
- •6.10.5 Микробиологический способ извлечения золота
- •6.10.6 Биосорбция металлов из растворов
- •6.10.7 Обогащение руд
- •6.10.8 Извлечение нефти
- •6.11 Безопасность биотехнологических процессов
- •Глава 1
- •Главы 2, 3
- •Глава 4
- •Глава 5
- •Глава 6
6.10.2 Выщелачивание куч и отвалов
Выщелачивание куч и отвалов в основном сводится к извлече- нию металлов из отходов горнорудной промышленности или побочных медных руд, переработка которых обычными способами неэкономич- на. Сущность кучного выщелачивания заключается в просачивании растворителя через рудный штабель (кучу) для перевода ценных ком- понентов в раствор. Полученные фильтраты направляются на извлече- ние металлов, а растворы повторно используются. На водо- непроницаемое наклонное основание укладывают кучи из измельчен- ной руды и насосами наверх кучи подают выщелачивающую жидкость
в виде кислого, содержащего бактерии раствора сульфата трехвалент-
ного железа, которая просачивается сквозь нее. Обогащенные металла- ми растворы, стекающие из отвалов и куч, направляются в специаль- ные пруды и водоемы для сбора и извлечения металлов.
Скорость извлечения металла при промышленном выщелачи- вании куч и отвалов зависит от многих факторов: активности культуры микроорганизмов, качества руды и степени ее дисперсности, скорости фильтрации выщелачивающего раствора, аэрации (рис. 40).
156
157
6.10.3 Бактериальное выщелачивание in situ
Выщелачивание in situ (подземное выщелачивание) использу- ется в тех случаях, когда минералы могут подвергаться выщелачива- нию без извлечения их из земли с помощью шахт. Такой метод нахо- дит применение в старых подземных разработках и бедных месторож- дениях, где извлечение руды невыгодно. В Канаде этот метод приме- няют для извлечения урана на выработанных площадках. Для экстрак- ции урана бактерии применяются реже. Для того чтобы при выщелачи- вании урана можно было использовать микробиологическую техноло- гию, руда и/или связанные с ней породы должны быть богаты суль- фидными минералами и не слишком интенсивно поглощать кислоту. Бактериальное выщелачивание применялось в Канаде и в качестве первичного средства для получения урана. Рудное тело разрушали взрывом и осуществляли выщелачивание in situ. Выщелачивание in situ используют для извлечения урана из песчаниковых формаций с низким содержанием рудного минерала. Выщелачивающие растворы вводят в не разрушенное урансодержащее рудное тело через инъекционную скважину. Эти растворы, содержащие химический окислитель (напри- мер, перекись водорода), взаимодействуют с минералом, окисляя уран
и переводя его в растворимую форму. Далее урансодержащие растворы выкачивают из минерализованной зоны через выходные скважины. На западе США и в южном Техасе, где широко практикуется выщелачи- вание in situ, применяют карбонатные растворы с нейтральным pH. По всей видимости, бактерии в этом процессе экстракции не участвуют. Подземное выщелачивание испытано на золотоносных песках. Уста- новлено, что наиболее благоприятными объектами являются мерзлые россыпи, так как есть возможность создать изолированные водонепро- ницаемые полигоны. Перспективными для такой технологии являются россыпи погребенных речных долин, расположенных в каньонообраз- ном русле, сложенном плотными, водонепроницаемыми породами.