أساليب الاحياء المجهرية  لاستخلاص المعادن والتعدين الحيوي

يمكن للأحياء المجهرية استخلاص المعادن من خاماتها بطريقتين :

• الطريقة المباشرة وفيها تقوم الاحياء بأكسدة كبريتيدات المعادن للحصول على الالكترونات ولذا تحتاج الخلايا الى ان تكون بتماس مباشر مع سطوح المواد. وعند اضافة الاحياء الى الخامات فإنها تلتصق إليها في دقائق وقد تمتد المدة الى ساعات حتى يحصل الالتصاق وتكون عملية الالتصاق انتقائية، وتبدأ عملية الالتصاق بالانجذاب الكيماوي والتي لوحظت عند استعمال خامات النحاس والحديد والنيكل عند استعمال البكتريا Acidithiobacillus thiooxidans (قديما Thiobacillus) ، Leptospirillum ferrooxidans وشخصت الجينات الخاصة بالانجذاب الكيماوي في الاحياء المستعملة للتعدين.

وتكون الخلايا مكوثرات خارجية للالتصاق. فوجود السكريات المكوثرة الخارجية يلعب دورا مهما في التصاق الخلايا الى الخامات مثل خام الحديد Pyrite وخامات النحاس Covellite ، وازالة هذه الطبقات من الخلايا يؤدي الى تقليل كفاءة الاستخلاص، فالتلامس المباشر بين الخلايا والسطوح يكون ضروريا لتحريك المعادن ويحصل التداخل بين الخلايا وسطوح المعادن على مستويين :

• امتزاز فيزاوي Physical sorption وينتج من قوى كهربائية مستقرة وذلك لان الرقم الهيدروجيني المنخفض الذي يسود بيئات الاستخلاص يؤدي الى جعل الغلاف الخارجي للميكروبات مشحون بشحنات موجبة تؤدي الى حصول تداخلات كهربائية مستقرة مع الاملاح.
• امتزاز كيماوي Chemical sorption وفيه تتكون الأواصر الكيماوية بين الخلايا والاملاح مثل الجسور الكبريتيدية الثنائية.

واضافة الى تكوين مواد الايض من قبل الخلايا أثناء عملية الالتصاق ومنها مواد ايضية قليلة الوزن الجزيئي مثل المواد المنتجة من قبل مؤكسدات الكبريت مثل الحوامض العضوية ومنها حوامض دورة الحوامض ثلاثية الكاربوكسيل (TCA cycle) والحوامض العضوية الاخرى و Ethanolamine اضافة الى انتاج مواد عالية الوزن الجزيئي مثل الدهون والدهون الفوسفاتية، وبذلك تكون الخلايا طبقة من Bacterial glycocalyx على المواد الصلبة.

وفي الطريقة المباشرة يمكن ان تحصل التفاعلات العامة

• الطريقة غير المباشرة ويكون ذلك عن طريق ايون الحديديك الذي ينتج من اكسدة الميكروبات لأيونات الحديدوز الموجودة في الاملاح ولا تحتاج الخلايا ان تكون ملامسة للخامات. كما في المعادلة الآتية :

وكل من الطريقتين يمكن ان تعمل في حالات خاصة، فالطريق المباشر يعمل عند استعمال الاحياء مع الخامات الذي يحتاج التلامس، والطريق غير المباشر يحصل في المفاعلات الحيوية المكونة من غرف معزولة بأغشية ناضحة Dialysis membrane لتجنب التلامس.

المصادر

الخفاجي , زهرة محمود (2008) . التقنية الحيوية الميكروبية (توجهات جزيئية ) . معهد الهندسة الوراثية والتقنية الحيوية . جامعة بغداد .