Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitung

Biokoagulation

Vielfältige Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen und gelösten sowie festdispersen Phasen bilden interessante biotechnologische Ansätze für Stoffwandlungsprozesse in der Mineralaufbereitung. Die Wechselwirkungen zwischen gelösten Stoffen, z.B. Metallionen und Mikroben als Biosorption und Bioakkumulation sind zwecks Stofftrennungen bzw.  -anreicherungen aus Lösungen heraus seit längerem Gegenstand umfangreicher Forschungen und zunehmend auch der praktischen Anwendungen. Dagegen sind die Wechselwirkungsmechanismen zwischen festen Mikropartikeln < 10 µm, beispielsweise metallhaltiger Minerale und Mikroorganismen noch wenig erforscht. Gerade dieser auf Adhäsion  zwischen Feststoffpartikeln und Mikroben beruhende Mechanismus der Biokoagulation weist hohes Anwendungspotential auf. Dessen wissenschaftliche Durchdringung begründet ein spezielles aufbereitungstechnisches Forschungsgebiet als „Mineral-Biotechnologie disperser Systeme“.
Das Fachgebiet Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitung an der Technischen Universität Berlin hat sich mit dem Thema Biokoagulation am umfangreichen Europäischen Forschungsverbund „Biomine – Biotechnologies for Metal Bearing Materials in Europe“ von 2005 bis 2008 beteiligt. Die dabei erarbeiteten Ergebnisse geben den derzeitigen Stand der Forschung wieder. Es wurden umfangreiche Untersuchungen u.a. zur Biokoagulation zwischen den Erzmineralen Galenit und Sphalerit in Wechselwirkung mit Zellen der Hefen Yarrowia lipolytica und  Saccharomyces cerevisiae durchgeführt. Außerdem konnte gezeigt werden, dass die Biokoagulatbildung selektiv gestaltet werden kann. Durch Zetapotentialmessungen, thermodynamische Berechnung der Adhäsionskräfte gemäß der erweiterten DLVO-Theorie und mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie (Atomic Force Microscopy) konnten entsprechende Nachweise erbracht und Ansätze für neuartige Sortierprozesse abgeleitet werden.
Mittels Säulenflotation im Labormaßstab wurde gezeigt, dass die Biokoagulate sehr gut flotiert werden können. Aufgrund der Hydrophobie der Hefezellen bzw. der Biokoagulate ist ein Sammlerzusatz nicht erforderlich. Die Trübe neigt zur natürlichen Schaumbildung. Daher ist auch kein Schäumerzusatz erforderlich.
Weitere Untersuchungen zur Optimierung des Prozesses und zum Scaling-up sind notwendige Zwischenschritte für eine praktische Anwendung des Verfahrens.

Veröffentlichungen

H.Z. Kuyumcu, T. Bielig, A. Vilinska und K.H. Rao: Biocoagulation and its Application Potentials for Mineral Bioprocessing, ISSN: 1874-8414, Volume 2, 2009, pp. 1-11

H.Z. Kuyumcu, J. Pinka und T. Bielig: Investigations on the sorting of very fine particles by Biocoagulation, W. Sand et al. (Editors) Biohydrometallurgy: From the single cell to the environment. Trans Tech Publications, Zurich 2007, S. 337-340

H.Z. Kuyumcu und J.Pinka: Investigations on the sorting of very fine particles by biocoagulation, Proceedings of XXIII. International Mineral Processing Congress, Vol. 2, ISBN 975-7946-27, Istanbul 2006, S. 1398-1403