生物浸礦過程微生物的高密度培育

《生物浸礦過程微生物的高密度培育》是依託中南大學，由劉元東擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：生物浸礦過程微生物的高密度培育
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉元東
• 依託單位：中南大學

項目摘要

前一青年科學基金項目進展：通過對嗜酸氧化亞鐵硫桿菌全基因組生物信息學挖掘和不同培養條件下基因轉錄、表達差異研究，從全基因組3217個基因中識別出浸礦功能關鍵基因216個，對其中若干進行了表征和功能鑑定，最終構建了生物浸礦作用網路細節圖，揭示了微生物浸礦的機理。取得的主要學術成績：項目組研究人員研究期間共發表論文19篇，另有多篇文章正在審稿中。. 申請項目的研究內容：生物浸礦目前存在的關鍵問題是浸出速率慢、浸出率低。由前一項目研究得知，微生物的生長和礦物浸出緊密相關，浸礦體系微生物的數量直接關係到礦物的浸出效果。為此，本項目擬對生物浸礦過程微生物的高密度培育進行研究，具體內容包括：探明浸礦過程微生物高密度培育限制因素的情況；尋找限制突破方法；以礦物浸出效率為目標，最佳化操控條件，實現微生物高密度培育，強化生物浸礦；形成成本節約，工業套用方便的微生物高密度培育浸礦新技術。

結題摘要

環境友好工藝簡廉的生物冶金技術存在浸出速率慢、浸出率低的關鍵難題。項目提出強化浸礦過程生物作用因素以提高生物浸出效率的策略，從工藝、物化條件、微觀機理、群落結構、轉錄組蛋白組、功能基因蛋白、軟體開發輔助等不同方法層次角度，研究了浸礦過程微生物的高密度培育。結果表明，在浸礦微生物密度提升過程各階段，不同的限制瓶頸相繼出現。生物浸礦是化能自養體系，直接固定空氣中的氮氣為氮源為高耗能步驟使微生物的密度難於跨越10的7次方個每毫升台階，直接利用空氣中的二氧化碳為碳源因含量低傳質不足使微生物的密度難於跨越10的9次方個每毫升台階。浸礦過程微生物的高密度培育需要綜合運用多種辦法最佳化條件來實現，包括加入能直接提供銨根離子的氮源避開耗能環節，利用或加入浸礦液中能緩釋二氧化碳的物質隨時直接供應碳源，分批補料加入適合比例的速效能源物質，最佳化微生物生長最佳溫度、pH、電位等條件，採用攪拌或通透性高的築堆技術，鼓風供氧，及時導出浸出液中的微生物代謝產生的有害物質和金屬離子，最佳化浸礦微生物菌群結構，最佳化工藝等綜合措施，可使微生物的密度跨上10的10次方個每毫升台階。項目的研究為生物浸礦效率提高開闢了有效途徑。