The first experiments at TU Bergakademie Freiberg

2021-06-18

Being part of the MiCCuR-project, the strategy at TU Bergakademie Freiberg is maintaining the redox potential in the optimum area for chalcopyrite bioleaching. This shall be achieved by variating the chloride concentration and thus suppressing fast iron oxidizing bacteria. Besides the sodium chloride concentration, the parameters pH and temperature have been investigated. First, chloride- tolerating iron and sulfur oxidizing bacteria were successfully searched, matching the needed parameters pH (around 2) and temperature (30 to 55°C). Suitable bacteria were mixed designing a consortium for bioleaching experiments. As major parameter, the chloride concentration was successfully variated, showing the expected influence to the redox potential and hence to the copper release from chalcopyrite. Further experiments will be conducted variating the temperature.

We are looking forward to keep you posted about our ongoing research within the MiCCuR- project.

1.3 million Euros for environmentally friendly copper mining using bacteria

2020-10-28

An international team of researchers from Sweden, South Africa, Chile and Germany is pursuing new approaches to increase the efficiency of mining copper using bacteria. The project is funded with a total of 1.3 million euros by the EU initiative ERA-MIN2 that supports resource-saving extraction of raw materials.

Copper is a metal being widely used throughout the world and is conventionally extracted from ores using complex and environmentally harmful processes. A more environmentally friendly method is to use bacteria that gain energy from the ore to wash out the copper. Known as “biomining”, this technique is nowadays used to extract about 15-20% of the world’s copper. However, as the demand for metals increases, further copper deposits must be exploited. One of the largest resources is chalcopyrite, which is rarely used for biomining due to the slow metal release.

Within the framework of the “MiCCur” project (Microbial Consortia for enhanced Copper Recovery), researchers aim to accelerate the slow leaching of copper from chalcopyrite. Preliminary work has shown that certain types of bacteria inhibit the process, while others accelerate it. In MiCCur, biological methods will be used to promote microbial communities increase the release of copper. For example, the team has already been able to show that a higher salt content inhibits the growth of the undesired bacteria. The scientists also plan to influence the bacteria’s communication using certain substances – similar to animal pheromones.

As part of MiCCur, the optimised method will be tested from a small laboratory to an industrial scale. The team is working together with the Coyancura Mine in Chile to test the optimised bacterial communities in pilot scale. A special feature of the research is that each step will be investigated using biological methods. In this way, the scientists hope to understand how exactly the microbial communities functions.

The project is an international cooperation between Latin America represented by Chile, as well as South Africa and Europe to make difficult to exploit raw materials available to the world market. Using microorganisms significantly reduces the ecological footprint.

Partner in the project

Deposit Minera Coyancura / Chile

Sulfobacillus thermosulfidooxidans – Fluorecence

 

Umweltfreundliche Kupfergewinnung durch Mikroben.

1,3 Millionen Euro für neues EU-ERA-MIN Projekt “MiCCuR”

Internationales Team will biotechnologische Verfahren zum Erzabbau verbessern

Kupfer ist ein europa- und weltweit viel genutztes Metall, welches herkömmlich durch aufwändige und umweltschädliche Verfahren aus Erzen gewonnen wird. In vielen Ländern werden bereits schonendere Prozesse eingesetzt: Bestimmte Bakterien ziehen Energie aus der Verwertung von Metallen und Schwefelverbindungen, aus welchen die Erze bestehen. Diese natürlichen Stoffwechselprozesse führen dazu, dass Kupfer ausgewaschen wird.

Durch diese als „Biomining“ (Bio-Bergbau) bezeichneten Verfahren werden heutzutage in vielen Ländern erhebliche Metallmengen gewonnen. Etwa 15-20% des weltweit produzierten Kupfers werden so bereitgestellt. Da jedoch der Bedarf an Metallen steigt, müssen weitere Kupfervorkommen erschlossen werden. Eine der größten Ressourcen ist das Chalkopyrit, eine schwer lösliche Verbindung aus Kupfer, Eisen und Schwefel. Hier werden biologische Verfahren aufgrund der langsamen Metallfreisetzung bisher kaum angewendet.

Ein internationales Team aus Forscherinnen und Forschern aus Schweden, Südafrika, Chile und Deutschland verfolgt hier neue Ansätze, um die Effizienz des Chalcopyrit-Abbaus zu steigern. Das Projekt wird im Rahmen der EU-Initiative ERA-MIN2 mit insgesamt 1,3 Millionen Euro gefördert. ERA-MIN2 unterstützt Forschungsinitiativen, die sich mit der ressourcenschonenden Gewinnung von Rohmaterialien beschäftigen. Dabei fördert jede Landesregierung „ihre“ nationalen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.

Im Rahmen des Projektes „MiCCur“ (engl. Microbial Consortia for enhanced Copper Recovery – Mikrobielle Konsortien für eine gesteigerte Kupfergewinnung) wollen die Forschenden spezielle Verfahren entwickeln, um die langsame Kupferlaugung aus Chalcopyrit zu beschleunigen. Vorarbeiten haben gezeigt, dass bestimmte Arten von Bakterien den Prozess hemmen, während andere ihn beschleunigen. In MiCCur sollen nun biologische Tricks angewandt werden, um genau die Mikrobengemeinschaften zu fördern, die das Kupfer besonders gut freisetzen. Das Team hat etwa bereits zeigen können, dass ein höherer Salzgehalt das Wachstum der  unerwünschten Bakterien hemmt. Auch planen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Kommunikation der Bakterien zu beeinflussen. Hier wollen sie bestimmte Substanzen einsetzen, die von den Bakterien als Sprache verwendet werden – ähnlich der tierischen Pheromone.

Im Rahmen von MiCCur soll das optimierte Verfahren nicht nur im kleinen Labormaßstab getestet werden. Um zu zeigen, dass der neu entwickelte Prozess tatsächlich industriell einsetzbar ist, arbeitet das Team mit der Coyancura Mine in Chile zusammen. Hier können die optimierten Mikrobengemeinschaften auf Pilot-Halden getestet werden. Eine Besonderheit des Forschungsprojektes ist, dass jeder Schritt mit biologischen Vorgehensweisen untersucht werden soll. Damit wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verstehen, wie genau die mikrobielle Gemeinschaft funktioniert.

Nicht zuletzt dient das Projekt der internationalen Zusammenarbeit. Lateinamerika, hier vertreten durch Chile, sowie Südafrika und Europa ziehen an einem Strang, um bisher kaum erschließbare Rohstoffe für den Weltmarkt verfügbar zu machen und dabei den ökologischen Fußabdruck deutlich zu verringern.


Partnerländer im Projekt

Lagerstätte Minera Coyancura / Chile

Sulfobacillus thermosulfidooxidans – Fluoreszenzaufnahme

The beginning of the project.

2020-08-17

The economic importance of copper production worldwide makes it necessary to develop and improve technologies to obtain this precious metal. In particular, chalcopyrite (CuFeS2) is the most abundant copper mineral in nature, representing approximately 70% of the world’s copper reserves.

Traditionally, chalcopyrite has been treated by pyrometallurgical methods. However, the pursuit of a biohydrometallurgical method as an alternative to smelting presents important advantages such as the possibility of treating low-grade minerals (which are increasingly abundant in the case of copper).

Although, most of the secondary copper sulfides, such as chalcocite, covelite, bornite, etc. can be successfully bioleached by mesophilic microorganisms, in the case of primary copper sulphides (such as chalcopyrite) they remain a major challenge for bioleaching due to their highly refractory character under hydrometallurgical conditions and a passivating layer hinders direct contact between the solution and the mineral.

 

Blasting at Gabriela Mistral Mine. Codelco, Chile.

Having said this, in the first stage of this project it has been proposed to evaluate microorganisms belonging to the Bacteria and Archaea domains in their ability to maintain the redox potential of a chalcopyrite bioleaching system in the favorable range for copper dissolution.

In the last nine months it has been possible to evaluate different candidate strains on a laboratory scale, among the experiments that have been carried out have evaluated iron and/or sulfur oxidizer strains in a temperature range between 30 to 70°C, the experiments have been carried out using the microorganisms individually as well as in co-cultures. After completing this stage, it will be possible to select the most suitable strains for the next stage of this project, which consists of designing microbial communities and evaluating their ability to bioleach chalcopyrite.