페광석에 고정화한 철산화세균에 의한 Fe(Ⅱ)의 련속산화

위대한 령도자 김정일동지께서는 다음과 같이 교시하시였다.

《우리는 발전된 나라들에서 이룩한 과학기술의 성과를 널리 받아들이고 그것을 더욱 발전시킴으로써 최신과학기술의 높은 봉우리를 빨리 점령하여야 합니다.》 (《김정일선집》 증보판 제11권 142페지)

철산화세균고정화균체에 의한 Fe(Ⅱ)의 생물학적산화기술은 생물학적침출과 생물학적정화와 같은 기술공정들에서 산화제인 Fe(Ⅲ)의 재생과정에 매우 효과적으로 리용될수 있는 기술이다. 현재까지 철산화세균인 Acidithiobacillus ferrooxidans를 고정화하는데 리용할수 있는 많은 천연무기재료들에 대하여 연구되였다.

연구에 리용한 황동광 페광석알갱이들은 침출이 끝난 광석무지에서 쉽게 얻을수 있는 원천이 매우 풍부한 천연무기재료이다.

연구의 목적은 이 페광석알갱의 철산화세균에 대한 고정화특성을 밝히고 담체로서의 리용가능성을 확정하는것이다. 연구에 리용된 균종은 국가균주보존연구소에 보존된 철산화세균 Acidithiobacillus ferrooxidans-1333이고 담체는 침출이 끝나 페기처리하는 황동광광석무지에서 립도 5~30mm의 알갱이들만을 채선별하는 방법으로 준비하였다. 균체의 고정화는 담체를 충진한 반응기에서 주기식배양을 련속 반복하는 방법으로 하였고 철산화속도와 균체의 안정성에 대한 연구는 생물반응기를 리용하여 련속통과방식에서 진행하였다. 실험에 리용한 고정화반응기의 모형을 그림. 1에서 보여주었다.

연구결과 이 페광석알갱이담체에서 Acidithiobacillus ferrooxidans-1333의 고정화밀도는 담체g당 2.71×108 세포, 반응기의 철산화속도는 최고 3.65g/L•h였다.

그림.1 반응기의 모형

그림. 2 입구액의 Fe(II)농도에 따르는 산화속도

고정화반응기에서 산화속도는 입구액의 Fe²⁺ 및 Fe³⁺의 농도의 영향을 받았으며 공기공급량과 용액통과속도의 영향도 받았는데 이러한 특성들은 선행문헌들에서도 일부 지적되였다. 특징적인것은 페광석알갱이에 고정화된 균체가 높은 공기공급량과 용액흐름에 의한 센 기계적자극에 대해서도 안정한것이였는데 이러한 특성은 다른 무기담체들보다 우월한것이다.

그림. 3 입구액의 Fe(II) 농도에 따르는 출구액의 균체농도

총적인 결론은 황동광 페광석알갱이가 이미 연구된 여러 천연무기담체들과 견줄만 한 특성을 가지거나 일부 특성에서는 우월하며 특히 원천이 매우 풍부하므로 경제적인 담체로 될수 있다는것이다.

그림. 4 입구액의Fe(III)농도에 따르는 출구액의 산화속도와 세포농도

구체적인 내용은 잡지 《Iranian Journal of Biotechnology》에 《Immobilization of Acidithiobacillus ferrooxidans-1333 on the Waste Ore Particles for the Continuous Oxidation of Ferrous Iron》 (https://doi.org/10.30498/IJB.2020.125528.2224)의 제목으로 출판되였다.