Способ культивирования штаммов тионовых бактерий Thiobacillus ferrooxidans

(51) 12 1/20 (2006.01) 12 1/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ содержащих ценные и благородные металлы, а также на нефтеперерабатывающих предприятиях для утилизации взрывоопасных отходов пирофорных сульфидов железа. Способ культивирования штаммов тионовых бактерий заключается в том, что суспензию штаммавводят в питательную среду БИР 1, в качестве которой используют следующий состав, г/л 24 5,0 Пирофорные сульфиды железа 35,0-50,0 0,03-0,05 2 водопроводная, отстоенная 1 л,введение суспензии штаммов осуществляют в соотношении питательная среда суспензия штамма,равном (8-10)1. Способ является более рентабельным по сравнению с известными способами и позволяет за сокращенные сроки получить большую биомассу культивируемых бактерий.(72) Исаева Акмарал Умирбековна Бишимбаев Валихан Козыкеевич Рубцова Лидия Викторовна Ембердиев Аманали Жакипбекович Жаркимбеков Султангазы Усипбекович Манапова Назипа Манаповна(73) Республиканское государственное казенное предприятие Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Предварительный патент РК 14812, кл. С 12 1/20, 12 1/00// (12 1/00, С 12 К 107), 2004(54) СПОСОБ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ШТАММОВ ТИОНОВЫХ БАКТЕРИЙ(57) Изобретение относится к области биотехнологии и экологии, а именно к разработке способа культивирования штаммов тионовых бактерий,применяемых для бактериальнохимического выщелачивания ценных и благородных металлов из сульфидных руд и продуктов их предела. Оно может быть использовано на предприятиях по добыче и переработке руд, 21711 Изобретение относится к области биотехнологии и экологии, а именно к разработке способа культивирования штаммов тионовых бактерий,применяемых для бактериально-химического выщелачивания ценных и благородных металлов из сульфидных руд и продуктов их предела. Оно может быть использовано на предприятиях по добыче и переработке руд,содержащих ценные и благородные металлы,а также на нефтеперерабатывающих предприятиях для утилизации взрывоопасных отходов - пирофорных сульфидов железа. Известен способ культивирования биомассы штаммов тионовых бактерий,включающий внесение суспензии штамма (штаммов) тионовых железоокисляющих бактерий в питательную среду Сильвериана и Люндгренда 9 К (Биогеотехнология металлов практическое руководство. -М. Центр международных проектов ГКНТ, 1989, с. 64),заключающийся во внесении суспензии клеток бактерий в питательную среду, которая готовится следующим образом для подготовки питательной среды смешивают два раствора 1 - раствор в 700 мл дистиллированной воды растворяют (4)24 3,0 г, КС 1 - 0,1 г, К 2 НРО 4 0,5 г, 47 Н 2 О -0,5 г, (3)2 -0,01 г. 2- раствор в 300 мл дистиллированной воды растворяют 47 Н 2 О 44,2 г, добавляют 1 мл 10 н серной кислоты. Растворы стерилизуются отдельно 1-й раствор при 1 атм и 2-й при 0,5 атм. Перед употреблением оба раствора смешивают. Способ обладает следующими существенными недостатками культивирование биомассы бактерий требует относительно много времени из-за длительности приготовления питательного раствора,дороговизна и дефицит отдельных реагентов, кроме того, способ малопригоден для промышленной наработки биомассы штаммов тионовых железоокисляющих бактерий вследствие трудоемкости процесса культивирования и низкой селективности по отношению к. Наиболее близким к изобретению является способ промышленного культивирования биомассы штаммов тионовых бактерий(предварительный патент РК 14812,МПК 121/20, 12 /00//(12 1/00, 12 107),заключающийся во введении суспензии штаммов тионовых бактерий в питательную среду,содержащую 24, 472, (4)24,472, , 2 и соль фосфорной кислоты, выращивание при аэрации, где в качестве соли фосфорной кислоты питательная среда содержит 424, при этом питательная среда включает в г/л 24 5,0 472 25,0 2 водопроводная 1 л,в питательную среду вводят суспензию штаммов в соотношении питательная среда суспензия штаммов, равном 51, выращивание осуществляют при температуре 25-32 С и аэрации с удельным расходом воздуха 8-10 м 3/чм 2. Способ обладает следующими существенными недостатками используется дорогостоящий источник сульфата двухвалентного железа 472 (цена которого колеблется от 1000 до 2500 тенге за кг), в составе среды используется вода из водопровода, для обеззараживания которой в большинстве населенных пунктов используются различные соединения хлора, приводящие к снижению активности тионовых бактерий. Задача изобретения - разработка способа культивирования штаммов тионовых бактерий,позволяющего культивировать как отдельные штаммы, так и их композиции, характеризующегося относительно низкой себестоимостью получаемой биомассы. Поставленная задача решается тем, что в способе культивирования штаммов тионовых бактерий, включающем введение суспензии штаммов тионовых бактерий в питательную среду,содержащую 24,семиводный сульфат двухвалентного железа,(4)24, 472, , 2, 424,выращивание при аэрации, согласно изобретению, в качестве семиводного сульфата двухвалентного железа питательная среда содержит пирофорные сульфиды железа, суспензию штамма (штаммов)вводят в питательную среду БИР 1, в качестве которой используют следующий состав, г/л 24 5,0 Пирофорные сульфиды железа 35,0-50,0 0,03-0,05 2 водопроводная, отстоенная 1 л введение суспензии штаммов осуществляют в соотношении питательная среда суспензия штамма, равном (810)1. Питательная среда приведенного состава условно названа БИР 1. Пирофорные сульфиды железа (, 2, 3) горючие вещества, которые в обычных условиях,т.е. при температуре окружающего воздуха и атмосферном давлении, способны самовозгораться в результате химического взаимодействия с кислородом воздуха. Они образуются в процессе взаимодействия продуктов коррозии с сероводородом, содержащимся в сернистой нефти при крекинге нефти. Существенностью отличий предлагаемого способа от прототипа является- семиводный сульфат двухвалентного железа заменяется на пирофорные сульфиды железа- из-за использования в качестве источника питания для микроорганизмов пирофорных сульфидов железа,являющихся отходом- в результате культивирования тионовых бактерий на среде, содержащей пирофорные сульфиды железа,решается проблема утилизации этого взрывоопасного отхода. При этом достигается следующий технический результат- способ культивирования позволяет получать биомассу как отдельных штаммов бактерий, так и их композиций в 2-2,5 раза быстрее- способ культивирования предусматривает снижение себестоимости минерализованной питательной среды со средой по прототипу в 4,5-6,5 раза- способ позволяет снизить по сравнению с прототипом себестоимость получаемой биомассы штамма (композиций) бактерий в 5-7 раз- способ позволяет быстро накапливать биомассу бактерий не только на основе вносимой суспензии, но и при внесении природных субстратов (образцов шахтных вод, руд и т.д). Разработанный способ культивирования биомассы бактерий освоен в лабораторных и укрупненнолабораторных условиях Научно-исследовательского института промышленной экологии и биотехнологии ЮКГУ им. М. Ауезова. Он позволяет внедрить биотехнологию крупнотоннажного производства биомассы для бактериально-химического выщелачивания ценных и благородных металлов из сульфидных руд Казахстана. Культивирование биомассы штаммов тионовых бактерий, представленное ниже в примерах,осуществляли в лабораторных и укрупненнолабораторных условиях с использованием инокулятов биомассы, питательной рабочей среды, качалочных колб,стеклянных емкостей и специально оборудованного водоема. В качалочные колбы вносили питательную среду и инокулят тионовых бактерий в объемном соотношении (8-10)1, смесь подвергали аэрации при расходах 8-10 м 3/чм 2 в пределах температуры 25-32 С и рН 2,0-2,5. Через определенные промежутки времени отбирали пробы культуральной жидкости,количество клеток определяли методом предельных разведений на среде 9 К с параллельным определением содержания двух- и трехвалентного железа. При достижении первоначального титра вводимого инокулята процесс ферментации завершался. Пример 1. Культивированию с использованием встряхивателя АБУ-2 подвергают смесь, состоящую из суспензии клеток бактерий 2,0107 кл/мл и 1,0 л питательной среды следующего состава, г/л 24 5,0 Пирофорные сульфиды железа 35,0 0,03 Н 2 О водопроводная, отстоенная 1 л введение суспензии штаммов осуществляют в соотношении питательная среда суспензия штамма, равном 81, выращивание осуществляют при температуре 28 С и аэрации с удельным расходом воздуха 8 м 3/чм 2. Исходный титр микроорганизмов 107 кл/мл достигается через 32 часа. Пример 2. Тионовые бактерии культивируют с использованием воздушного компрессора на питательной среде БИР 1 следующего состава, г/л 24 5,0 Пирофорные сульфиды железа 50,0 0,05 2 водопроводная, отстоенная 1 л введение суспензии штаммов осуществляют в соотношении питательная среда суспензия штамма, равном 101,выращивание осуществляют при температуре 32 С и аэрации с удельным расходом воздуха 10 м 3/чм 2. Пример 3, относящийся к малотоннажному промышленному культивированию биомассы тионовых бактерий. В бетонированный водоем емкостью 50,0 м 3 загрузили 30,0 м 3 минерализованной питательной среды состава, г/л 24 5,0 Пирофорные сульфиды железа 50,0 0,03 вода отстоенная - до 30 м 3, а затем вводят до 100,0 л природной ассоциации тионовых железоокисляющих бактерий,состоящих из микроорганизмов (р.р , ) с общим титром 2,0108 кл/мл . Смесь подвергается аэрации при удельном расходе воздуха 8,0 м 3/чм 2,температуре 25 С и рН 3,5. Максимальная плотность биомассы достигается через 48 часов. Выход биомассы составляет 500,0 л (500). Таким образом, способ является более рентабельным по сравнению с известными способами и позволяет за сокращенные сроки получить большую биомассу культивируемых бактерий. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ культивирования штаммов тионовых бактерийе, включающий введение суспензии штаммов тионовых бактерий в питательную среду, содержащую Н 24, (Н 4)2 О 4,М 47 Н 2 О,КС 1,семиводный сульфат двухвалентного железа,Н 2 О,Н 4 Н 24 отличающийся тем, что в качестве семиводного сульфата двухвалентного железа питательная среда содержит пирофорные сульфиды железа, при этом питательная среда БИР 1 включает в г/л Н 24 5,0 Пирофорные сульфиды железа 35,0-50,0 3 Н 2 О водопроводная, отстоенная 1 л введение суспензии штаммов осуществляют в соотношении питательная среда суспензия штамма,равном (8-10)1