बायोलीचिंग: Difference between revisions
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== प्रक्रिया == | == प्रक्रिया == | ||
बायोलीचिंग में अनेक लौह और सल्फर ऑक्सीकरण करने वाले बैक्टीरिया सम्मिलित हो सकते हैं, जिनमें [[एसिडिथियोबैसिलस]] फेरोक्सिडन्स (पूर्व थियोबैसिलस फेरोक्सिडन्स के रूप में जाना जाता था) और एसिडिथियोबैसिलस थियोऑक्सिडन्स (पूर्व थियोबैसिलस थियोऑक्सिडन्स के रूप में जाना जाता था) सम्मिलित हैं। सामान्य सिद्धांत के रूप में, Fe<sup>3+</sup> अयस्क को ऑक्सीकरण करने के लिए आयनों का उपयोग किया जाता है। यह चरण रोगाणुओं से पूर्ण रूप से स्वतंत्र होते है। बैक्टीरिया की भूमिका अयस्क का आगे ऑक्सीकरण करना है, और | बायोलीचिंग में अनेक लौह और सल्फर ऑक्सीकरण करने वाले बैक्टीरिया सम्मिलित हो सकते हैं, जिनमें [[एसिडिथियोबैसिलस]] फेरोक्सिडन्स (पूर्व थियोबैसिलस फेरोक्सिडन्स के रूप में जाना जाता था) और एसिडिथियोबैसिलस थियोऑक्सिडन्स (पूर्व थियोबैसिलस थियोऑक्सिडन्स के रूप में जाना जाता था) सम्मिलित हैं। सामान्य सिद्धांत के रूप में, Fe<sup>3+</sup> अयस्क को ऑक्सीकरण करने के लिए आयनों का उपयोग किया जाता है। यह चरण रोगाणुओं से पूर्ण रूप से स्वतंत्र होते है। बैक्टीरिया की भूमिका अयस्क का आगे ऑक्सीकरण करना है, और Fe<sup>2+</sup> से रासायनिक ऑक्सीडेंट Fe<sup>3+</sup> का पुनर्जनन करना भी है I उदाहरण के लिए, बैक्टीरिया [[ऑक्सीजन]] का उपयोग करके सल्फर और [[ गंधक |गंधक]] इस विषय में फेरस आयरन (Fe<sup>2+</sup>) को ऑक्सीकरण करके खनिज [[पाइराइट]] (FeS<sub>2</sub>) के विखंडन को [[उत्प्रेरक|उत्प्रेरित]] करते हैं I इससे [[घुलनशीलता]] [[उत्पाद (रसायन विज्ञान)]]प्राप्त होते हैं जिन्हें वांछित धातु प्राप्त करने के लिए और अधिक शुद्ध और परिष्कृत किया जा सकता है I | ||
पाइराइट लीचिंग (FeS<sub>2</sub>): पूर्व चरण में, डाइसल्फ़ाइड को फेरिक आयन (Fe<sup>3+</sup>) द्वारा स्वचालित रूप से [[थायोसल्फेट]] में ऑक्सीकृत किया जाता है, जो फेरस आयन (Fe<sup>2+</sup>) देने के लिए कम हो जाता है:- | पाइराइट लीचिंग (FeS<sub>2</sub>): पूर्व चरण में, डाइसल्फ़ाइड को फेरिक आयन (Fe<sup>3+</sup>) द्वारा स्वचालित रूप से [[थायोसल्फेट]] में ऑक्सीकृत किया जाता है, जो फेरस आयन (Fe<sup>2+</sup>) देने के लिए कम हो जाता है:- | ||
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:(3) <math>\mathrm{S_2O_3^{\,2-} + 2 \ O_2 + H_2O \longrightarrow 2 \ SO_4^{\,2-} + 2 \ H^+}</math> (सल्फर ऑक्सीडाइज़र) | :(3) <math>\mathrm{S_2O_3^{\,2-} + 2 \ O_2 + H_2O \longrightarrow 2 \ SO_4^{\,2-} + 2 \ H^+}</math> (सल्फर ऑक्सीडाइज़र) | ||
प्रतिक्रिया (2) में उत्पन्न फेरिक आयन ने प्रतिक्रिया (1) की जैसे अधिक सल्फाइड का ऑक्सीकरण किया है, जिससे चक्र | प्रतिक्रिया (2) में उत्पन्न फेरिक आयन ने प्रतिक्रिया (1) की जैसे अधिक सल्फाइड का ऑक्सीकरण किया है, जिससे चक्र का अंत हो गया और शुद्ध प्रतिक्रिया प्रदान की गई: | ||
:(4)<math>\mathrm{2 \ FeS_2 + 7 \ O_2 + 2 \ H_2O \longrightarrow 2 \ Fe^{\,2+} + 4 \ SO_4^{\,2-} + 4 \ H^+}</math> | :(4)<math>\mathrm{2 \ FeS_2 + 7 \ O_2 + 2 \ H_2O \longrightarrow 2 \ Fe^{\,2+} + 4 \ SO_4^{\,2-} + 4 \ H^+}</math> | ||
प्रतिक्रिया के शुद्ध उत्पाद घुलनशील [[फेरस सल्फेट]] और [[सल्फ्यूरिक एसिड]] हैं। | प्रतिक्रिया के शुद्ध उत्पाद घुलनशील [[फेरस सल्फेट]] और [[सल्फ्यूरिक एसिड]] हैं। | ||
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माइक्रोबियल ऑक्सीकरण प्रक्रिया बैक्टीरिया की [[कोशिका झिल्ली]] पर होती है। [[इलेक्ट्रॉन]] कोशिका (जीव विज्ञान) में चले जाते हैं और [[पानी]] में ऑक्सीजन को कम करते हुए बैक्टीरिया के लिए ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाते हैं। महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया फेरिक आयरन द्वारा सल्फाइड का ऑक्सीकरण है। जीवाणु चरण की मुख्य भूमिका इस अभिकारक का पुनर्जनन है। | माइक्रोबियल ऑक्सीकरण प्रक्रिया बैक्टीरिया की [[कोशिका झिल्ली]] पर होती है। [[इलेक्ट्रॉन]] कोशिका (जीव विज्ञान) में चले जाते हैं और [[पानी]] में ऑक्सीजन को कम करते हुए बैक्टीरिया के लिए ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाते हैं। महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया फेरिक आयरन द्वारा सल्फाइड का ऑक्सीकरण है। जीवाणु चरण की मुख्य भूमिका इस अभिकारक का पुनर्जनन है। | ||
तांबे के लिए प्रक्रिया बहुत समान है, किन्तु दक्षता और गतिशीलता तांबे के खनिज विज्ञान पर निर्भर करती है। सबसे कुशल खनिज [[च्लोकोसाइट]] Cu<sub>2</sub>S जैसे सुपरजीन खनिज हैं और [[कोवेलाइट]], CuS. मुख्य तांबा खनिज [[च्लोकोपाइराइट]] (CuFeS<sub>2</sub>) का निक्षालन बहुत कुशलता से नहीं किया जाता है, यही कारण है कि प्रमुख तांबा-उत्पादक तकनीक प्लवनशीलता बनी रहती है, जिसके पश्चात् गलाया और परिष्कृत किया जाता है। CuFeS | तांबे के लिए प्रक्रिया बहुत समान है, किन्तु दक्षता और गतिशीलता तांबे के खनिज विज्ञान पर निर्भर करती है। सबसे कुशल खनिज [[च्लोकोसाइट]] Cu<sub>2</sub>S जैसे सुपरजीन खनिज हैं और [[कोवेलाइट]], CuS. मुख्य तांबा खनिज [[च्लोकोपाइराइट]] (CuFeS<sub>2</sub>) का निक्षालन बहुत कुशलता से नहीं किया जाता है, यही कारण है कि प्रमुख तांबा-उत्पादक तकनीक प्लवनशीलता बनी रहती है, जिसके पश्चात् गलाया और परिष्कृत किया जाता है। CuFeS<sub>2</sub> की लीचिंग, घुलने और फिर आगे ऑक्सीकृत होने के दो चरणों के पश्चात् होती है, जिसमें Cu<sup>2+</sup> आयन घोल में त्याग दिए जाते हैं। | ||
च्लोकोपीराइट लीचिंग: | च्लोकोपीराइट लीचिंग: | ||
:(1) <math>\mathrm{CuFeS_2 + 4 \ Fe^{\,3+} \longrightarrow Cu^{\,2+} + 5 \ Fe^{\,2+} + 2 \ S_0}</math> | :(1) <math>\mathrm{CuFeS_2 + 4 \ Fe^{\,3+} \longrightarrow Cu^{\,2+} + 5 \ Fe^{\,2+} + 2 \ S_0}</math> स्वतःप्रवर्तित | ||
:(2) <math>\mathrm{4 \ Fe^{\,2+} + O_2 + 4 \ H^+ \longrightarrow 4 \ Fe^{\,3+} + 2 \ H_2O}</math> (लौह ऑक्सीकारक) | :(2) <math>\mathrm{4 \ Fe^{\,2+} + O_2 + 4 \ H^+ \longrightarrow 4 \ Fe^{\,3+} + 2 \ H_2O}</math> (लौह ऑक्सीकारक) | ||
:(3) <math>\mathrm{2 \ S^0 + 3 \ O_2 + 2 \ H_2O \longrightarrow 2 \ SO_4^{\,2-} + 4 \ H^+}</math> (सल्फर ऑक्सीडाइज़र) | :(3) <math>\mathrm{2 \ S^0 + 3 \ O_2 + 2 \ H_2O \longrightarrow 2 \ SO_4^{\,2-} + 4 \ H^+}</math> (सल्फर ऑक्सीडाइज़र) | ||
शुद्ध प्रतिक्रिया: | शुद्ध प्रतिक्रिया: | ||
:(4)<math>\mathrm{CuFeS_2 + 4 \ O_2 \longrightarrow Cu^{\,2+} + Fe^{\,2+} + 2 \ SO_4^{\,2-}}</math> | :(4)<math>\mathrm{CuFeS_2 + 4 \ O_2 \longrightarrow Cu^{\,2+} + Fe^{\,2+} + 2 \ SO_4^{\,2-}}</math> | ||
सामान्यतः, [[सल्फाइड]] को पूर्व प्राथमिक सल्फर में ऑक्सीकृत किया जाता है, जबकि [[डाइसल्फ़ाइड]] को थायोसल्फेट प्रदान करने के लिए ऑक्सीकृत किया जाता है, और उपरोक्त प्रक्रियाओं को अन्य सल्फाइडिक अयस्कों पर प्रस्तावित किया जा सकता है। [[पिचब्लेंड]] जैसे अन्य-सल्फाइडिक अयस्कों की बायोलीचिंग में ऑक्सीडेंट के रूप में फेरिक आयरन का भी उपयोग किया जाता है (उदाहरण के लिए, UO<sub>2</sub> + 2 Fe<sup>3+</sup> ==> UO<sub>2</sub><sup>2+</sup> + 2 Fe<sup>2+</sup>) I इस विषय में, जीवाणु चरण का मात्र उद्देश्य Fe<sup>3+</sup> का पुनर्जनन है, प्रक्रिया को तीव्र करने और लोहे का स्रोत प्रदान करने के लिए सल्फाइडिक [[लौह अयस्क|लौह अयस्कों]] को जोड़ा जा सकता है। एसिडिथियोबैसिलस एसपीपी द्वारा उपनिवेशित अपशिष्ट सल्फाइड और प्राथमिक सल्फर की परत द्वारा अन्य-सल्फाइडिक अयस्कों की बायोलीचिंग पूर्ण की गई है, जो उन सामग्रियों की त्वरित लीचिंग के लिए रणनीति प्रदान करती है जिनमें सल्फाइड खनिज नहीं होते हैं।<ref>{{Cite journal|doi = 10.1021/es900986n|title = Bioleaching of Ultramafic Tailings by ''Acidithiobacillusspp''. For CO2Sequestration|year = 2010|last1 = Power|first1 = Ian M.|last2 = Dipple|first2 = Gregory M.|last3 = Southam|first3 = Gordon|journal = Environmental Science & Technology|volume = 44|issue = 1|pages = 456–462|pmid = 19950896|bibcode = 2010EnST...44..456P}}</ref> | |||
== आगे की प्रक्रिया == | == आगे की प्रक्रिया == | ||
घुला हुआ तांबा (Cu<sup>2+</sup>) आयनों को [[लिगैंड]] | घुला हुआ तांबा (Cu<sup>2+</sup>) आयनों को [[लिगैंड]] एक्सचेंज विलायक निष्कर्षण द्वारा समाधान से विस्थापित कर दिया जाता है, जो समाधान में अन्य आयन त्याग देता है। तांबे को लिगैंड से जोड़कर विस्थापित कर दिया जाता है, जो बड़ा अणु है जिसमें अनेक छोटे [[कार्यात्मक समूह]] होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में [[अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म|एकल इलेक्ट्रॉन युग्म]] होता है। लिगैंड-कॉपर कॉम्प्लेक्स को मिट्टी के तेल जैसे कार्बनिक यौगिक विलायक का उपयोग करके समाधान से निकाला जाता है: | ||
:Cu<sup>2+</sup><sub>(aq)</sub> + 2LH( | :Cu<sup>2+</sup><sub>(aq)</sub> + 2LH(organic) → CuL<sub>2</sub>(organic) + 2H<sup>+</sup><sub>(aq)</sub> | ||
लिगैंड तांबे को इलेक्ट्रॉन दान करता है, जिससे | लिगैंड तांबे को इलेक्ट्रॉन दान करता है, जिससे कॉम्प्लेक्स (रसायन विज्ञान) बनता है, और केंद्रीय धातु परमाणु (तांबा) जो लिगैंड से जुड़ा होता है। चूँकि इस कॉम्प्लेक्स में कोई विद्युत आवेश नहीं है, यह अब [[ध्रुवीय अणु]] पानी के अणुओं की ओर आकर्षित नहीं होता है और केरोसिन में घुल जाता है, जिसे पश्चात् घोल में सरलता से पृथक किया जा सकता है। चूँकि प्रारंभिक [[रासायनिक प्रतिक्रिया]] [[प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया]] है, यह pH द्वारा निर्धारित होती है। सांद्र अम्ल जोड़ने से समीकरण विपरीत हो जाता है, और तांबे के आयन पुनः [[जलीय घोल]] में चले जाते हैं। | ||
तांबे को उसकी शुद्धता अधिक करने के लिए इलेक्ट्रो-विनिंग प्रक्रिया से निकाला जाता है: तांबे के आयनों के परिणामी समाधान के माध्यम से [[विद्युत प्रवाह]] पारित किया जाता है। क्योंकि तांबे के आयनों में 2+ आवेश होता है, वे नकारात्मक [[कैथोड]] की ओर आकर्षित होते हैं और वहां एकत्र होते हैं। | |||
तांबे को सांद्रित किया जा सकता है और स्क्रैप आयरन से Fe के साथ तांबे को | तांबे को सांद्रित किया जा सकता है और स्क्रैप आयरन से Fe के साथ तांबे को एकल विस्थापन प्रतिक्रिया द्वारा अलग किया जा सकता है: | ||
:Cu<sup>2+</sup><sub>(aq)</sub> + | :Cu<sup>2+</sup><sub>(aq)</sub> + Fe<sub>(s)</sub> → Cu<sub>(s)</sub> + Fe<sup>2+</sup><sub>(aq)</sub> | ||
लोहे द्वारा | लोहे द्वारा विलुप्त हुए इलेक्ट्रॉन तांबे द्वारा ग्रहण कर लिए जाते हैं। तांबा ऑक्सीकरण एजेंट है (यह इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है), और लोहा कम करने वाला एजेंट है (यह इलेक्ट्रॉनों को विलुप्त हुए देता है)। | ||
मूल घोल में सोने जैसी कीमती धातुओं के निशान छोड़े जा सकते हैं। मुक्त ऑक्सीजन की उपस्थिति में मिश्रण को [[सोडियम साइनाइड]] से उपचारित करने से सोना घुल जाता है।<ref>{{cite book |doi=10.1016/B978-0-12-804022-5.00014-1 |chapter=Experimental and Research Methods in Metals Biotechnology |title=धातुओं की जैव प्रौद्योगिकी|year=2018 |last1=Natarajan |first1=K.A. |pages=433–468 |isbn=978-0-12-804022-5 }}</ref> सोने को घोल से सोखकर (सतह पर लाकर) निकाल कर [[ लकड़ी का कोयला ]] बना दिया जाता है।<ref>{{Cite web|title=Use in Mining {{!}} International Cyanide Management Code (ICMI) For The Manufacture, Transport and Use of Cyanide In The Production of Gold(ICMI)|url=https://www.cyanidecode.org/cyanide-facts/use-mining|access-date=2021-02-03|website=www.cyanidecode.org|archive-date=2012-02-29|archive-url=https://web.archive.org/web/20120229195438/http://www.cyanidecode.org/cyanide_use.php|url-status=dead}}</ref> | मूल घोल में सोने जैसी कीमती धातुओं के निशान छोड़े जा सकते हैं। मुक्त ऑक्सीजन की उपस्थिति में मिश्रण को [[सोडियम साइनाइड]] से उपचारित करने से सोना घुल जाता है।<ref>{{cite book |doi=10.1016/B978-0-12-804022-5.00014-1 |chapter=Experimental and Research Methods in Metals Biotechnology |title=धातुओं की जैव प्रौद्योगिकी|year=2018 |last1=Natarajan |first1=K.A. |pages=433–468 |isbn=978-0-12-804022-5 }}</ref> सोने को घोल से सोखकर (सतह पर लाकर) निकाल कर [[ लकड़ी का कोयला |लकड़ी का कोयला]] बना दिया जाता है।<ref>{{Cite web|title=Use in Mining {{!}} International Cyanide Management Code (ICMI) For The Manufacture, Transport and Use of Cyanide In The Production of Gold(ICMI)|url=https://www.cyanidecode.org/cyanide-facts/use-mining|access-date=2021-02-03|website=www.cyanidecode.org|archive-date=2012-02-29|archive-url=https://web.archive.org/web/20120229195438/http://www.cyanidecode.org/cyanide_use.php|url-status=dead}}</ref> | ||
== कवक के साथ == | == कवक के साथ == | ||
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उच्च सांद्रता वाले अयस्क, जैसे तांबा, गलाने की तुलना में जीवाणु निक्षालन प्रक्रिया की धीमी गति के कारण बायोलीच के बजाय गलाने में अधिक किफायती होते हैं। बायोलीचिंग की धीमी गति नई खदानों के लिए [[नकदी प्रवाह]] में महत्वपूर्ण देरी लाती है। बहरहाल, दुनिया की सबसे बड़ी तांबे की खदान, [[चिली]] में [[छिपा हुआ]] में प्रक्रिया अनुकूल प्रतीत होती है।<ref>{{Cite web |title=Bioleaching: The worldwide copper mining is slowly turning green {{!}} CAR ENGINE AND SPORT |url=https://topgear-autoguide.com/category/tech-future/bioleaching-the-global-copper-mining-is-slowly-turning-green1607835314 |access-date=2022-05-06 |website=topgear-autoguide.com |language=en}}</ref> | उच्च सांद्रता वाले अयस्क, जैसे तांबा, गलाने की तुलना में जीवाणु निक्षालन प्रक्रिया की धीमी गति के कारण बायोलीच के बजाय गलाने में अधिक किफायती होते हैं। बायोलीचिंग की धीमी गति नई खदानों के लिए [[नकदी प्रवाह]] में महत्वपूर्ण देरी लाती है। बहरहाल, दुनिया की सबसे बड़ी तांबे की खदान, [[चिली]] में [[छिपा हुआ]] में प्रक्रिया अनुकूल प्रतीत होती है।<ref>{{Cite web |title=Bioleaching: The worldwide copper mining is slowly turning green {{!}} CAR ENGINE AND SPORT |url=https://topgear-autoguide.com/category/tech-future/bioleaching-the-global-copper-mining-is-slowly-turning-green1607835314 |access-date=2022-05-06 |website=topgear-autoguide.com |language=en}}</ref> | ||
आर्थिक रूप से भी यह बहुत महंगा है और अनेक कंपनियां | आर्थिक रूप से भी यह बहुत महंगा है और अनेक कंपनियां बार शुरू होने के पश्चात् मांग को पूरा नहीं कर पाती हैं और कर्ज में डूब जाती हैं। | ||
===अंतरिक्ष में=== | ===अंतरिक्ष में=== | ||
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| caption2 = ''[[Sphingomonas desiccabilis|S. desiccabilis]]'' is a microorganisms that showed high efficacy | | caption2 = ''[[Sphingomonas desiccabilis|S. desiccabilis]]'' is a microorganisms that showed high efficacy | ||
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2020 में वैज्ञानिकों ने [[ इस ]]एस पर विभिन्न गुरुत्वाकर्षण वातावरण के साथ | 2020 में वैज्ञानिकों ने [[ इस |इस]] एस पर विभिन्न गुरुत्वाकर्षण वातावरण के साथ प्रयोग से दिखाया कि अंतरिक्ष में बायोलीचिंग के माध्यम से [[ बाजालत |बाजालत]] िक चट्टानों से उपयोगी तत्वों का [[बायोमाइनिंग]] किया जाता है।<ref>{{cite news |last1=Crane |first1=Leah |title=क्षुद्रग्रह-कुतरने वाले रोगाणु अंतरिक्ष चट्टानों से सामग्री निकाल सकते हैं|url=https://www.newscientist.com/article/2259373-asteroid-munching-microbes-could-mine-materials-from-space-rocks/ |access-date=9 December 2020 |work=New Scientist}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Cockell |first1=Charles S. |last2=Santomartino |first2=Rosa |last3=Finster |first3=Kai |last4=Waajen |first4=Annemiek C. |last5=Eades |first5=Lorna J. |last6=Moeller |first6=Ralf |last7=Rettberg |first7=Petra |last8=Fuchs |first8=Felix M. |last9=Van Houdt |first9=Rob |last10=Leys |first10=Natalie |last11=Coninx |first11=Ilse |last12=Hatton |first12=Jason |last13=Parmitano |first13=Luca |last14=Krause |first14=Jutta |last15=Koehler |first15=Andrea |last16=Caplin |first16=Nicol |last17=Zuijderduijn |first17=Lobke |last18=Mariani |first18=Alessandro |last19=Pellari |first19=Stefano S. |last20=Carubia |first20=Fabrizio |last21=Luciani |first21=Giacomo |last22=Balsamo |first22=Michele |last23=Zolesi |first23=Valfredo |last24=Nicholson |first24=Natasha |last25=Loudon |first25=Claire-Marie |last26=Doswald-Winkler |first26=Jeannine |last27=Herová |first27=Magdalena |last28=Rattenbacher |first28=Bernd |last29=Wadsworth |first29=Jennifer |last30=Craig Everroad |first30=R. |last31=Demets |first31=René |title=अंतरिक्ष स्टेशन बायोमाइनिंग प्रयोग माइक्रोग्रैविटी और मंगल ग्रह के गुरुत्वाकर्षण में दुर्लभ पृथ्वी तत्व निष्कर्षण को प्रदर्शित करता है|journal=Nature Communications |date=10 November 2020 |volume=11 |issue=1 |pages=5523 |doi=10.1038/s41467-020-19276-w |pmid=33173035 |pmc=7656455 |bibcode=2020NatCo..11.5523C |url=|language=en |issn=2041-1723}} [[File:CC-BY icon.svg|50px]] Available under [https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ CC BY 4.0].</ref> | ||
== पर्यावरणीय प्रभाव == | == पर्यावरणीय प्रभाव == | ||
यह प्रक्रिया पारंपरिक निष्कर्षण विधियों की तुलना में अधिक पर्यावरण अनुकूल है। कंपनी के लिए यह लाभ में तब्दील हो सकता है, क्योंकि गलाने के दौरान [[सल्फर डाइऑक्साइड]] [[वायु प्रदूषण]] को आवश्यक रूप से सीमित करना महंगा है। परिदृश्य को कम नुकसान होता है, क्योंकि इसमें सम्मिलित बैक्टीरिया प्राकृतिक रूप से बढ़ते हैं, और खदान और आसपास के क्षेत्र को अपेक्षाकृत अछूता छोड़ा जा सकता है। चूंकि खदान की स्थितियों में बैक्टीरिया [[जैविक प्रजनन]] करते हैं, इसलिए उनकी खेती और [[पुनर्चक्रण]] आसानी से किया जाता है। | यह प्रक्रिया पारंपरिक निष्कर्षण विधियों की तुलना में अधिक पर्यावरण अनुकूल है। कंपनी के लिए यह लाभ में तब्दील हो सकता है, क्योंकि गलाने के दौरान [[सल्फर डाइऑक्साइड]] [[वायु प्रदूषण]] को आवश्यक रूप से सीमित करना महंगा है। परिदृश्य को कम नुकसान होता है, क्योंकि इसमें सम्मिलित बैक्टीरिया प्राकृतिक रूप से बढ़ते हैं, और खदान और आसपास के क्षेत्र को अपेक्षाकृत अछूता छोड़ा जा सकता है। चूंकि खदान की स्थितियों में बैक्टीरिया [[जैविक प्रजनन]] करते हैं, इसलिए उनकी खेती और [[पुनर्चक्रण]] आसानी से किया जाता है। | ||
इस प्रक्रिया में कभी-कभी विषैले रसायन उत्पन्न होते हैं। सल्फ्यूरिक एसिड और एच<sup>+</sup>जो आयन बने हैं वे [[भूजल]] और सतही जल में रिसाव कर उसे अम्लीय बना सकते हैं, जिससे पर्यावरणीय क्षति हो सकती है। एसिड खदान जल निकासी के दौरान [[लोहा]], जस्ता और आर्सेनिक जैसे [[भारी आयन]]ों का रिसाव होता है। जब इस घोल का [[पीएच]] बढ़ जाता है, तो ताजे पानी द्वारा सांद्रता के परिणामस्वरूप, ये आयन [[अवक्षेपण (रसायन विज्ञान)]] करते हैं, जिससे [[एसिड माइन ड्रेनेज]] बनता है#पीला लड़का| पीला लड़का प्रदूषण.<ref>{{Cite book|last=Dr. R.C. Dubey|title=A textbook of biotechnology : for university and college students in India and abroad|year=1993|isbn=978-81-219-2608-9|location=New Delhi|pages=442|oclc=974386114}}</ref> इन कारणों से, बायोलीचिंग की स्थापना की सावधानीपूर्वक योजना बनाई जानी चाहिए, क्योंकि इस प्रक्रिया से [[जैव सुरक्षा]] विफलता हो सकती है। अन्य तरीकों के विपरीत, | इस प्रक्रिया में कभी-कभी विषैले रसायन उत्पन्न होते हैं। सल्फ्यूरिक एसिड और एच<sup>+</sup>जो आयन बने हैं वे [[भूजल]] और सतही जल में रिसाव कर उसे अम्लीय बना सकते हैं, जिससे पर्यावरणीय क्षति हो सकती है। एसिड खदान जल निकासी के दौरान [[लोहा]], जस्ता और आर्सेनिक जैसे [[भारी आयन]]ों का रिसाव होता है। जब इस घोल का [[पीएच]] बढ़ जाता है, तो ताजे पानी द्वारा सांद्रता के परिणामस्वरूप, ये आयन [[अवक्षेपण (रसायन विज्ञान)]] करते हैं, जिससे [[एसिड माइन ड्रेनेज]] बनता है#पीला लड़का| पीला लड़का प्रदूषण.<ref>{{Cite book|last=Dr. R.C. Dubey|title=A textbook of biotechnology : for university and college students in India and abroad|year=1993|isbn=978-81-219-2608-9|location=New Delhi|pages=442|oclc=974386114}}</ref> इन कारणों से, बायोलीचिंग की स्थापना की सावधानीपूर्वक योजना बनाई जानी चाहिए, क्योंकि इस प्रक्रिया से [[जैव सुरक्षा]] विफलता हो सकती है। अन्य तरीकों के विपरीत, बार शुरू होने के पश्चात्, बायोहीप लीचिंग को तुरंत रोका नहीं जा सकता है, क्योंकि लीचिंग अभी भी वर्षा जल और प्राकृतिक बैक्टीरिया के साथ जारी रहेगी। फ़िनिश [[सर्दी का ख़तरा]] जैसी परियोजनाएँ पर्यावरण और आर्थिक रूप से विनाशकारी साबित हुईं।<ref>{{Cite news|title=तल्विवारा विषाक्त रिसाव मामले में चार पर आरोप|url=https://yle.fi/uutiset/osasto/news/four_charged_in_talvivaara_toxic_leak_case/7485070|date=22 September 2014|publisher=[[Yle]]}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Sairinen |first1=Rauno |last2=Tiainen |first2=Heidi |last3=Mononen |first3=Tuija |title=Talvivaara mine and water pollution: An analysis of mining conflict in Finland |journal=The Extractive Industries and Society |date=July 2017 |volume=4 |issue=3 |pages=640–651 |doi=10.1016/j.exis.2017.05.001 |url=https://doi.org/10.1016/j.exis.2017.05.001 |access-date=4 August 2022}}</ref> | ||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
Revision as of 15:27, 7 August 2023
बायोलीचिंग जीवित जीवों के उपयोग के माध्यम से उनके अयस्कों से धातु का निष्कर्षण होता है। यह साइनाइड का उपयोग करके पारंपरिक संचय लीचिंग की तुलना में बहुत अधिक स्वच्छ होते है।[1] बायोलीचिंग बायोहाइड्रोमेटलर्जी के अंदर अनेक अनुप्रयोगों में से होता है, और कॉपर, ज़िंक, लेड, आर्सेनिक, एंटीमनी, निकल, मोलिब्डेनम, सोना, चांदी और कोबाल्ट को पुनर्प्राप्त करने के लिए अनेक उपायों का उपयोग किया जाता है।
प्रक्रिया
बायोलीचिंग में अनेक लौह और सल्फर ऑक्सीकरण करने वाले बैक्टीरिया सम्मिलित हो सकते हैं, जिनमें एसिडिथियोबैसिलस फेरोक्सिडन्स (पूर्व थियोबैसिलस फेरोक्सिडन्स के रूप में जाना जाता था) और एसिडिथियोबैसिलस थियोऑक्सिडन्स (पूर्व थियोबैसिलस थियोऑक्सिडन्स के रूप में जाना जाता था) सम्मिलित हैं। सामान्य सिद्धांत के रूप में, Fe3+ अयस्क को ऑक्सीकरण करने के लिए आयनों का उपयोग किया जाता है। यह चरण रोगाणुओं से पूर्ण रूप से स्वतंत्र होते है। बैक्टीरिया की भूमिका अयस्क का आगे ऑक्सीकरण करना है, और Fe2+ से रासायनिक ऑक्सीडेंट Fe3+ का पुनर्जनन करना भी है I उदाहरण के लिए, बैक्टीरिया ऑक्सीजन का उपयोग करके सल्फर और गंधक इस विषय में फेरस आयरन (Fe2+) को ऑक्सीकरण करके खनिज पाइराइट (FeS2) के विखंडन को उत्प्रेरित करते हैं I इससे घुलनशीलता उत्पाद (रसायन विज्ञान)प्राप्त होते हैं जिन्हें वांछित धातु प्राप्त करने के लिए और अधिक शुद्ध और परिष्कृत किया जा सकता है I
पाइराइट लीचिंग (FeS2): पूर्व चरण में, डाइसल्फ़ाइड को फेरिक आयन (Fe3+) द्वारा स्वचालित रूप से थायोसल्फेट में ऑक्सीकृत किया जाता है, जो फेरस आयन (Fe2+) देने के लिए कम हो जाता है:-
- (1) स्वतःप्रवर्तित
फेरस आयन को फिर ऑक्सीजन का उपयोग करके बैक्टीरिया द्वारा ऑक्सीकृत किया जाता है:
- (2) (लौह ऑक्सीकारक)
थायोसल्फेट को बैक्टीरिया द्वारा ऑक्सीकृत करके सल्फेट भी प्रदान किया जाता है:
- (3) (सल्फर ऑक्सीडाइज़र)
प्रतिक्रिया (2) में उत्पन्न फेरिक आयन ने प्रतिक्रिया (1) की जैसे अधिक सल्फाइड का ऑक्सीकरण किया है, जिससे चक्र का अंत हो गया और शुद्ध प्रतिक्रिया प्रदान की गई:
- (4)
प्रतिक्रिया के शुद्ध उत्पाद घुलनशील फेरस सल्फेट और सल्फ्यूरिक एसिड हैं।
माइक्रोबियल ऑक्सीकरण प्रक्रिया बैक्टीरिया की कोशिका झिल्ली पर होती है। इलेक्ट्रॉन कोशिका (जीव विज्ञान) में चले जाते हैं और पानी में ऑक्सीजन को कम करते हुए बैक्टीरिया के लिए ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाते हैं। महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया फेरिक आयरन द्वारा सल्फाइड का ऑक्सीकरण है। जीवाणु चरण की मुख्य भूमिका इस अभिकारक का पुनर्जनन है।
तांबे के लिए प्रक्रिया बहुत समान है, किन्तु दक्षता और गतिशीलता तांबे के खनिज विज्ञान पर निर्भर करती है। सबसे कुशल खनिज च्लोकोसाइट Cu2S जैसे सुपरजीन खनिज हैं और कोवेलाइट, CuS. मुख्य तांबा खनिज च्लोकोपाइराइट (CuFeS2) का निक्षालन बहुत कुशलता से नहीं किया जाता है, यही कारण है कि प्रमुख तांबा-उत्पादक तकनीक प्लवनशीलता बनी रहती है, जिसके पश्चात् गलाया और परिष्कृत किया जाता है। CuFeS2 की लीचिंग, घुलने और फिर आगे ऑक्सीकृत होने के दो चरणों के पश्चात् होती है, जिसमें Cu2+ आयन घोल में त्याग दिए जाते हैं।
च्लोकोपीराइट लीचिंग:
- (1) स्वतःप्रवर्तित
- (2) (लौह ऑक्सीकारक)
- (3) (सल्फर ऑक्सीडाइज़र)
शुद्ध प्रतिक्रिया:
- (4)
सामान्यतः, सल्फाइड को पूर्व प्राथमिक सल्फर में ऑक्सीकृत किया जाता है, जबकि डाइसल्फ़ाइड को थायोसल्फेट प्रदान करने के लिए ऑक्सीकृत किया जाता है, और उपरोक्त प्रक्रियाओं को अन्य सल्फाइडिक अयस्कों पर प्रस्तावित किया जा सकता है। पिचब्लेंड जैसे अन्य-सल्फाइडिक अयस्कों की बायोलीचिंग में ऑक्सीडेंट के रूप में फेरिक आयरन का भी उपयोग किया जाता है (उदाहरण के लिए, UO2 + 2 Fe3+ ==> UO22+ + 2 Fe2+) I इस विषय में, जीवाणु चरण का मात्र उद्देश्य Fe3+ का पुनर्जनन है, प्रक्रिया को तीव्र करने और लोहे का स्रोत प्रदान करने के लिए सल्फाइडिक लौह अयस्कों को जोड़ा जा सकता है। एसिडिथियोबैसिलस एसपीपी द्वारा उपनिवेशित अपशिष्ट सल्फाइड और प्राथमिक सल्फर की परत द्वारा अन्य-सल्फाइडिक अयस्कों की बायोलीचिंग पूर्ण की गई है, जो उन सामग्रियों की त्वरित लीचिंग के लिए रणनीति प्रदान करती है जिनमें सल्फाइड खनिज नहीं होते हैं।[2]
आगे की प्रक्रिया
घुला हुआ तांबा (Cu2+) आयनों को लिगैंड एक्सचेंज विलायक निष्कर्षण द्वारा समाधान से विस्थापित कर दिया जाता है, जो समाधान में अन्य आयन त्याग देता है। तांबे को लिगैंड से जोड़कर विस्थापित कर दिया जाता है, जो बड़ा अणु है जिसमें अनेक छोटे कार्यात्मक समूह होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में एकल इलेक्ट्रॉन युग्म होता है। लिगैंड-कॉपर कॉम्प्लेक्स को मिट्टी के तेल जैसे कार्बनिक यौगिक विलायक का उपयोग करके समाधान से निकाला जाता है:
- Cu2+(aq) + 2LH(organic) → CuL2(organic) + 2H+(aq)
लिगैंड तांबे को इलेक्ट्रॉन दान करता है, जिससे कॉम्प्लेक्स (रसायन विज्ञान) बनता है, और केंद्रीय धातु परमाणु (तांबा) जो लिगैंड से जुड़ा होता है। चूँकि इस कॉम्प्लेक्स में कोई विद्युत आवेश नहीं है, यह अब ध्रुवीय अणु पानी के अणुओं की ओर आकर्षित नहीं होता है और केरोसिन में घुल जाता है, जिसे पश्चात् घोल में सरलता से पृथक किया जा सकता है। चूँकि प्रारंभिक रासायनिक प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया है, यह pH द्वारा निर्धारित होती है। सांद्र अम्ल जोड़ने से समीकरण विपरीत हो जाता है, और तांबे के आयन पुनः जलीय घोल में चले जाते हैं।
तांबे को उसकी शुद्धता अधिक करने के लिए इलेक्ट्रो-विनिंग प्रक्रिया से निकाला जाता है: तांबे के आयनों के परिणामी समाधान के माध्यम से विद्युत प्रवाह पारित किया जाता है। क्योंकि तांबे के आयनों में 2+ आवेश होता है, वे नकारात्मक कैथोड की ओर आकर्षित होते हैं और वहां एकत्र होते हैं।
तांबे को सांद्रित किया जा सकता है और स्क्रैप आयरन से Fe के साथ तांबे को एकल विस्थापन प्रतिक्रिया द्वारा अलग किया जा सकता है:
- Cu2+(aq) + Fe(s) → Cu(s) + Fe2+(aq)
लोहे द्वारा विलुप्त हुए इलेक्ट्रॉन तांबे द्वारा ग्रहण कर लिए जाते हैं। तांबा ऑक्सीकरण एजेंट है (यह इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है), और लोहा कम करने वाला एजेंट है (यह इलेक्ट्रॉनों को विलुप्त हुए देता है)।
मूल घोल में सोने जैसी कीमती धातुओं के निशान छोड़े जा सकते हैं। मुक्त ऑक्सीजन की उपस्थिति में मिश्रण को सोडियम साइनाइड से उपचारित करने से सोना घुल जाता है।[3] सोने को घोल से सोखकर (सतह पर लाकर) निकाल कर लकड़ी का कोयला बना दिया जाता है।[4]
कवक के साथ
कवक की अनेक प्रजातियों का उपयोग बायोलीचिंग के लिए किया जा सकता है। कवक को अनेक अलग-अलग सब्सट्रेट्स पर उगाया जा सकता है, जैसे ई-कचरा, उत्प्रेरक कन्वर्टर्स, और नगरपालिका अपशिष्ट भस्मीकरण से फ्लाई ऐश। प्रयोगों से पता चला है कि दो कुकुरमुत्ता स्ट्रेन (जीव विज्ञान) (एस्परगिलस नाइगर, पेनिसिलियम सिम्पलिसिसिमम) Cu और Sn को 65% और Al, Ni, Pb और Zn को 95% से अधिक जुटाने में सक्षम थे। एस्परगिलस नाइजर कुछ कार्बनिक अम्ल जैसे साइट्रिक एसिड का उत्पादन कर सकता है। लीचिंग का यह रूप धातु के माइक्रोबियल ऑक्सीकरण पर निर्भर नहीं करता है बल्कि एसिड के स्रोत के रूप में माइक्रोबियल चयापचय का उपयोग करता है जो सीधे धातु को भंग कर देता है।[5]
व्यवहार्यता
आर्थिक व्यवहार्यता
बायोलीचिंग आम तौर पर सरल है और इसलिए, पारंपरिक प्रक्रियाओं की तुलना में संचालन और रखरखाव करना सस्ता है, क्योंकि जटिल रासायनिक कारखाने को संचालित करने के लिए कम विशेषज्ञों की आवश्यकता होती है। और कम सांद्रता बैक्टीरिया के लिए कोई समस्या नहीं है क्योंकि वे धातुओं को घेरने वाले कचरे को अनदेखा कर देते हैं, कुछ मामलों में 90% से अधिक की निष्कर्षण उपज प्राप्त करते हैं। ये सूक्ष्मजीव वास्तव में खनिजों को उनके घटक तत्वों में तोड़कर ऊर्जा प्राप्त करते हैं।[6] बैक्टीरिया ख़त्म होने के पश्चात् कंपनी केवल घोल से आयन त्र करती है।
बायोलीचिंग का उपयोग सोने जैसे कम सांद्रता वाले अयस्कों से धातु निकालने के लिए किया जा सकता है जो अन्य प्रौद्योगिकियों के लिए बहुत खराब हैं। इसका उपयोग व्यापक क्रशिंग और पीसने को आंशिक रूप से बदलने के लिए किया जा सकता है जो पारंपरिक प्रक्रिया में निषेधात्मक लागत और ऊर्जा खपत का अनुवाद करता है। क्योंकि जीवाणु निक्षालन की कम लागत धातु निकालने में लगने वाले समय से अधिक होती है।
उच्च सांद्रता वाले अयस्क, जैसे तांबा, गलाने की तुलना में जीवाणु निक्षालन प्रक्रिया की धीमी गति के कारण बायोलीच के बजाय गलाने में अधिक किफायती होते हैं। बायोलीचिंग की धीमी गति नई खदानों के लिए नकदी प्रवाह में महत्वपूर्ण देरी लाती है। बहरहाल, दुनिया की सबसे बड़ी तांबे की खदान, चिली में छिपा हुआ में प्रक्रिया अनुकूल प्रतीत होती है।[7] आर्थिक रूप से भी यह बहुत महंगा है और अनेक कंपनियां बार शुरू होने के पश्चात् मांग को पूरा नहीं कर पाती हैं और कर्ज में डूब जाती हैं।
अंतरिक्ष में
2020 में वैज्ञानिकों ने इस एस पर विभिन्न गुरुत्वाकर्षण वातावरण के साथ प्रयोग से दिखाया कि अंतरिक्ष में बायोलीचिंग के माध्यम से बाजालत िक चट्टानों से उपयोगी तत्वों का बायोमाइनिंग किया जाता है।[8][9]
पर्यावरणीय प्रभाव
यह प्रक्रिया पारंपरिक निष्कर्षण विधियों की तुलना में अधिक पर्यावरण अनुकूल है। कंपनी के लिए यह लाभ में तब्दील हो सकता है, क्योंकि गलाने के दौरान सल्फर डाइऑक्साइड वायु प्रदूषण को आवश्यक रूप से सीमित करना महंगा है। परिदृश्य को कम नुकसान होता है, क्योंकि इसमें सम्मिलित बैक्टीरिया प्राकृतिक रूप से बढ़ते हैं, और खदान और आसपास के क्षेत्र को अपेक्षाकृत अछूता छोड़ा जा सकता है। चूंकि खदान की स्थितियों में बैक्टीरिया जैविक प्रजनन करते हैं, इसलिए उनकी खेती और पुनर्चक्रण आसानी से किया जाता है।
इस प्रक्रिया में कभी-कभी विषैले रसायन उत्पन्न होते हैं। सल्फ्यूरिक एसिड और एच+जो आयन बने हैं वे भूजल और सतही जल में रिसाव कर उसे अम्लीय बना सकते हैं, जिससे पर्यावरणीय क्षति हो सकती है। एसिड खदान जल निकासी के दौरान लोहा, जस्ता और आर्सेनिक जैसे भारी आयनों का रिसाव होता है। जब इस घोल का पीएच बढ़ जाता है, तो ताजे पानी द्वारा सांद्रता के परिणामस्वरूप, ये आयन अवक्षेपण (रसायन विज्ञान) करते हैं, जिससे एसिड माइन ड्रेनेज बनता है#पीला लड़का| पीला लड़का प्रदूषण.[10] इन कारणों से, बायोलीचिंग की स्थापना की सावधानीपूर्वक योजना बनाई जानी चाहिए, क्योंकि इस प्रक्रिया से जैव सुरक्षा विफलता हो सकती है। अन्य तरीकों के विपरीत, बार शुरू होने के पश्चात्, बायोहीप लीचिंग को तुरंत रोका नहीं जा सकता है, क्योंकि लीचिंग अभी भी वर्षा जल और प्राकृतिक बैक्टीरिया के साथ जारी रहेगी। फ़िनिश सर्दी का ख़तरा जैसी परियोजनाएँ पर्यावरण और आर्थिक रूप से विनाशकारी साबित हुईं।[11][12]
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ "प्लवनशीलता तकनीक ढेर लीचिंग की तुलना में अधिक स्वच्छ है". Ngm.nationalgeographic.com. 2012-05-15. Archived from the original on 2008-12-19. Retrieved 2012-10-04.
- ↑ Power, Ian M.; Dipple, Gregory M.; Southam, Gordon (2010). "Bioleaching of Ultramafic Tailings by Acidithiobacillusspp. For CO2Sequestration". Environmental Science & Technology. 44 (1): 456–462. Bibcode:2010EnST...44..456P. doi:10.1021/es900986n. PMID 19950896.
- ↑ Natarajan, K.A. (2018). "Experimental and Research Methods in Metals Biotechnology". धातुओं की जैव प्रौद्योगिकी. pp. 433–468. doi:10.1016/B978-0-12-804022-5.00014-1. ISBN 978-0-12-804022-5.
- ↑ "Use in Mining | International Cyanide Management Code (ICMI) For The Manufacture, Transport and Use of Cyanide In The Production of Gold(ICMI)". www.cyanidecode.org. Archived from the original on 2012-02-29. Retrieved 2021-02-03.
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- ↑ Dr. R.C. Dubey (1993). A textbook of biotechnology : for university and college students in India and abroad. New Delhi. p. 442. ISBN 978-81-219-2608-9. OCLC 974386114.
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अग्रिम पठन
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