البكتيريا – البكتيريا في الصناعة

البكتيريا في صناعة

تنتج تفاعلات تخمر السكر اللاهوائية من قبل البكتيريا المختلفة منتجات نهائية مختلفة. لقد تم استغلال إنتاج الإيثانول بواسطة الخمائر من قبل صناعة الخمور لآلاف السنين ويستخدم لإنتاج الوقود. تقوم بكتيريا محددة بتنفيذ أكسدة الكحول إلى حمض الأسيتيك في إنتاج الخل. عمليات التخمير الأخرى تنتج منتجات أكثر قيمة. يتم إنتاج المركبات العضوية ، مثل الأسيتون ، الأيزوبروبانول ، وحامض بوتيريك ، في التخمر من قبل مختلف كلوستريديوم الأنواع ويمكن إعدادها على نطاق صناعي. تم اكتشاف منتجات وتفاعلات بكتيرية أخرى في الكائنات الحية من البيئات القاسية. هناك اهتمام كبير بالأنزيمات المعزولة من البكتيريا المحبة للحرارة ، والتي يمكن أن تتم فيها التفاعلات بمعدلات أعلى بسبب ارتفاع درجات الحرارة التي يمكن أن تحدث فيها.

تُعد رواسب الحديد الحديد غير القابل للذوبان (الحديد في حالة الأكسدة +3) شائعة في العديد من البيئات. انخفاض البكتيريا من الحديد الحديدي شائع في التربة المتدهورة ، المستنقعات ، والأجزاء اللاهوائية من البحيرات. عندما يصل الحديد الحديد القابل للذوبان (الحديد في حالة أكسدة +2) إلى مناطق هوائية تحت درجة الحموضة المحايدة ، يتأكسد الحديد الحديدية تلقائياً إلى رواسب حديدية بنية غير قابلة للذوبان. في بيئة حمضية ، لا يتأكسد الحديد بسهولة من الحالة الحديدية إلى الحالة الحديديك. ومع ذلك ، يتم تسريع هذا التفاعل بشكل كبير من قبل البكتيريا litophropic acidophilic Acidithiobacillus ferrooxidans. عندما تتعرض رواسب البوريتيك (كبريتيد الحديدوز) للهواء عن طريق عمليات التعدين ، هناك أكسدة عفوية بطيئة من البيريت إلى أيونات حديدية وحامض الكبريتيك. عندما يسبب إنتاج حامض الكبريتيك الظروف للوصول إلى مستوى معين من الحموضة ، A. ferrooxidans يزدهر ويكسد الحديد الحديد إلى شكل الحديديك ، والذي بدوره يؤكسد المزيد من البيريت بطريقة متواصلة باستمرار ، مع تكوين كميات كبيرة من حامض الكبريتيك. قد تزيد حموضة البيئة إلى مستوى بالقرب من الرقم الهيدروجيني 2 ، وهي بيئة أفضل لإذابة العديد من أيونات المعادن الأخرى ، وخاصة الألومنيوم. يتم نقل بعض الحديد الصلب الذي تولده البكتيريا عن طريق المياه الجوفية إلى الجداول المحيطة ، مما يجعلها حمضية ومحملة بالحديد ، والتي تترسب وتكوِّن رواسب من الحديد على بعد مسافة من المنجم. لن يتطور تصريف الألغام الحمضية في غياب النشاط الجرثومي ، والطريقة العملية الوحيدة لمنع حدوثه هي إغلاق أو تغطية المواد الحاملة للحامض لمنع التعرض للهواء. (لمزيد من المعلومات عن تفاعلات الأكسدة والاختزال ، نرى تفاعل اختزال الأكسدة.)

على الرغم من أن الأكسدة البكتيرية لمواد الكبريتيد تؤدي إلى تشكيل غير مرغوب فيه لتصريف مناجم الأحماض ، فقد تم استخدام نفس التفاعل للاستفادة من الترشيح الميكروبي للنحاس واليورانيوم والمعادن الثمينة الأخرى من الخامات المحتوية على كبريتيد منخفض الدرجة. يتم تحرير هذه المعادن من الخام بعد تحويلها إلى أشكال أكثر قابلية للذوبان عن طريق الأكسدة المباشرة للمعدن عن طريق البكتيريا وعن طريق الأكسدة غير المباشرة للمعادن في الركاز بواسطة الحديد الحديدي الذي تم تشكيله بواسطة عمل بكتيري.

يعتبر تحلل المنتجات البترولية بواسطة البكتيريا والفيروسات المؤكسدة الهيدروكربونية ذا أهمية بيئية كبيرة. التحلل الميكروبي للبترول هو عملية هوائية ، يتم منعها إذا استقر النفط على طبقة من الرواسب اللاهوائية في القاع (رواسب الزيت الطبيعي في البيئات اللاهوائية هي الملايين من العمر). وترتبط البكتيريا المؤكسدة بالهيدروكربون بقطرات النفط العائمة على سطح الماء ، حيث يؤدي عملها في النهاية إلى تحلل النفط إلى ثاني أكسيد الكربون. لقد أصبح من الممارسات الشائعة رش البكتيريا وعوامل نموها تسرب النفط لتعزيز معدل تدهور الهيدروكربونات الأليفاتية غير العطرية والعطرية.