Bioflotation: Verwendung der amphiphilen Siderophore Marinobactin im Prozess der Schaumflotation

Der Bedarf metallischer Rohstoffe ist in den vergangenen Jahren stetig gestiegen. Dieser Nachfrage allerdings gerecht zu werden, gestaltet sich zunehmen schwieriger, da sowohl primäre als auch sekundäre Rohstoffquellen immer komplexer werden. Um dieser Herausforderung gegenüber zu treten, müssen neue Wege beschritten werden. Eine Möglichkeit stellt dabei die Kombination der Biotechnologie mit klassischen Methoden der Aufbereitung dar. So soll in dieser Arbeit die biotechnologische Produktion von Siderophoren und deren Anwendung im Prozess der Schaumflotation vorgestellt werden. Siderophoren sind kleine organische Moleküle, welche eine hohe Affinität besitzen Eisen zu binden, aber auch starke Komplexe mit anderen Metallen formen können. Ihre Bildung erfolgt durch Mikroorganismen (aerobe Bakterien und Pilze) sowie Pflanzen bei einer geringen Bioverfügbarkeit von Eisen in deren Umgebung. Speziell die Gruppe der amphiphilen Siderophoren ist für die vorgesehene Anwendung von besonderem Interesse. Der hydrophile Bereich, welcher die funktionellen Hydroxamaten-Gruppen beinhalte, ist für die Bindung des Metalls zuständig, wohingegen der hydrophobe Teil, dargestellt durch unterschiedlich lange Fettsäureschwänze, in Interaktion mit der Blase treten soll. Beide Struktureinheiten finden bereits unabhängig erfolgreich Anwendung im Prozess der Flotation, werden allerdings bisher vorwiegend durch die chemische Industrie zur Verfügung gestellt.
Diese Arbeit stellt zum einen eine verbesserte Produktion der amphiphilen Siderophore Marinobactin unter der erstmaligen Verwendung eines Bioreaktors dar.
Weiterhin werden erste Experimente unterschiedlichster Maßstäbe zur Untersuchung von Interaktions- und Flotationsvorgängen vorgestellt. Dies erfolgt mit Hilfe des „Bubble-pick-up-Tests“, der Mikroflotation in der Halimond Röhre sowie Flotationsversuchen im ein Liter Labormaßstab. Dabei wurden eisen- und kupferhaltige Minerale getestet.
Die Verwendung amphiphiler Siderophoren als Biochemikalie in der Schaumflotation birgt das Potenzial diesen klassischen Prozess der Aufbereitung nachhaltiger zu gestalten und als Bioflotation zu definieren. Dies soll zum einen mit der Reduktion der bisher verwendeten Chemikalien erfolgen. Zum anderen sollen spezifische Metallbindungen mit Hilfe der Siderophoren einen gezielteren und effizienteren Prozess formen. Die erfolgreiche Etablierung eines Bioflotation Prozesses würde dann auch eine wichtige Ergänzung für den Bereich der Biohydrometallurgie darstellen.