It is in its infancy to use bacteria as a novel biotechnology for leaching precious and heavy metals from raw materials. The objective of this study was to investigate biogeochemical processes of iron leaching from magnetite reduction by iron-reducing bacteria isolated from intertidal flat sediments, southwestern part of Korea. Microbial leaching experiments were performed using commercial magnetite, Aldrich magnetite, in well-defined mediums with and without bacteria. Water soluble Fe production was determined by ICP analysis of bioleached samples in comparison to uninoculated controls, and the resulting precipitated solids were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The extent of iron leaching from magnetite in the aerobic conditions (Fe = 107 ppm) was higher than that in the anaerobic environments (Fe = 94 ppm). In the anaerobic conditions, Fe(III) in commercial magnetite was also reduced to Fe(II), but no secondary mineral phases were observed. Amorphous iron oxides formed in the medium under aerobic conditions where there was sufficient supply of oxygen from the atmosphere. SEM observation suggests that the reduction process involves dissolution-precipitation mechanisms as opposed to solid state conversion of magnetite to amorphous iron oxides. The ability of bacteria to leach soluble iron and precipitate amorphous iron oxides from crystalline magnetite could have significant implications for biogeochemical processes in sediments where Fe(III) in magnetite plays an important role in the largest pool of electron acceptor as well as the tool as a novel biotechnology for leaching precious and heavy metals from raw materials.
Park, Byung-No;Lee, Je-Hyun;Oh, Jong-Min;Lee, Seuug-Hee;Han, Ji-Hee;Kim, Yu-Mi;Seo, Hyun-Hee;Roh, Yul
Journal of the Mineralogical Society of Korea
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v.20
no.1
s.51
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pp.47-60
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2007
While sedimentological researches on Western coastal tidal flats of Korea have been much pelformed previously, mineralogical and biogeochemical studies are beginning to be studied. The objectives of this study were to investigate mineralogical characteritics of the inter-tidal flat sediments and to explore phase transformation of iron(oxyhydr)oxides and biomineralization by metal-reducing bacteria enriched from the inter-tidal flat sediments from Muan, Jeollanam-do, Korea. Inter-tidal flat sediment samples were collected in Chungkye-myun and Haeje-myun, Muan-gun, Jeollanam-do. Particle size analyses were performed using the pipette method and sedimentation method. The separates including sand, silt and clay fractions were examined by scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray (EDX) analysis, transmission electron microscopy (TEM), and X-ray diffiaction (XRD). After enriching the metal-.educing bacteria from the into,-tidal flat sediments, the bacteria were used to study phase transformation of the synthesized iron (oxyhydr)oxides and iron biomineralization using lactate or glucose as the electron donors and Fe(III)-containing iron oxides as the electron accepters. Mineralogical studies showed that the sediments of tidal flats in Chung]rye-myun and Haeje-myun consist of quartz, plagioclase, microcline, biotite, kaolinite and illite. Biogeochemical researches showed that the metal-reducing bacteria enriched from the inter-tidal flat sediments reduced reddish brown akaganeite and mineralized nanometer-sized black magnetite. The bacteria also reduced the reddish brown ferrihydrite into black amorphous phases and reduced the yellowish goethite into greenish with formation of nm-sized phases. These results indicate that microbial Fe(III) reduction may play one of important roles in iron and carbon biogeochemistry as well as iron biomineralization in subsurface environments.
Microbial metal reduction influences the biogeochemical cycles of carbon and metals as well as plays an important role in the bioremediation of metals, radionuclides, and organic contaminants. The use of bacteria to facilitate the production of magnetite nanoparticles and the formation of carbonate minerals may provide new biotechnological processes for material synthesis and carbon sequestration. Metal-reducing bacteria were isolated from a variety of extreme environments, such as deep terrestrial subsurface, deep marine sediments, water near Hydrothemal vents, and alkaline ponds. Metal-reducing bacteria isolated from diverse extreme environments were able to reduce Fe(III), Mn(IV), Cr(VI), Co(III), and U(VI) using short chain fatty acids and/or hydrogen as the electron donors. These bacteria exhibited diverse mineral precipitation capabilities including the formation of magnetite ($Fe_3$$O_4$), siderite ($FeCO_3$), calcite ($CaCO_3$), rhodochrosite ($MnCO_3$), vivianite [$Fe_3$($PO_4$)$_2$ .$8H_2$O], and uraninite ($UO_2$). Geochemical and environmental factors such as atmospheres, chemical milieu, and species of bacteria affected the extent of Fe(III)-reduction as well as the mineralogy and morphology of the crystalline iron mineral phases. Thermophilic bacteria use amorphous Fe(III)-oxyhydroxide plus metals (Co, Cr, Ni) as an electron acceptor and organic carbon as an electron donor to synthesize metal-substituted magnetite. Metal reducing bacteria were capable of $CO_2$conversion Into sparingly soluble carbonate minerals, such as siderite and calcite using amorphous Fe(III)-oxyhydroxide or metal-rich fly ash. These results indicate that microbial Fe(III)-reduction may not only play important roles in iron and carbon biogeochemistry in natural environments, but also be potentially useful f3r the synthesis of submicron-sized ferromagnetic materials.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.7
no.6
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pp.1319-1336
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2006
The successive round of talks oil Korea-USA Free Trade Agreement (FTA) has continued, and it also has the Intellectual property(IPR) unit. Until now, tile one of most disputing concerns in IPR unit through talks is the limitation of compulsory license of claimed invention. The US is urging to establish a safeguard for IPR, as similar measure of the US, to protecting the profit of the US enterprises through these on-going talks, it is more likely expected to take the offensive about infringement of the patent seriously. Based on the current circumstances, the provision strategy study is needed to obtain Korea inventors the first inventor defense under the US patent law system as well as understand the current Korea's patent law and its revision against that in the US. In patent Law, both nations with first to file system and first to invent system permit a prior user of an invention to continue to use the invention notwithstanding its subsequent patenting by another under being subject to certain qualifications and limitations, even though a patent by a later inventor is granted. Normally, the first inventor defense has been used to compensate the drawbacks of the first to file system. The US patent Law, however, adopting the first to invent system admits the first inventor defense. Therefore, pursuing counteract provision under consideration with Korean patent Law system and research environment along with investigating the reason why the US adopted its patent law system, the scope of right, and the new reform of Act. 2005 of the institute, which promotes the first Korean inventor to possess the defense right of the US, provides certain preparations for Korean companies against the expected offensive from the US ones under the US patent Law system.
Microorganisms participate in a variety of geochemical processes such as weathering and formation of minerals, leaching of precious metals from minerals, and cycling of organic matter The objective of this study was to investigate biogeochemical processes of iron leaching from magnetite ore by iron-reducing bacteria isolated from intertidal flat sediments, southwestern part of Korea. Microbial iron leaching experiments were performed using magnetite ore, Shinyemi magnetite ore, in well-defined media with and without bacteria at room temperature for a month. Water soluble Fe and Mn during the leaching experiments were determined by ICP analysis of bioleached samples, and the resulting precipitated solids were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The extent of iron leaching from magnetite in the aerobic conditions (Fe = 15 mg/L and Mn = 3.41 mg/L) was lower than that in the anaerobic environments (Fe = 32.8 mg/L and Mn = 5.23 mg/L). The medium pH typically decreased from 8.3 to 7.2 during a month incubation. The Eh of the initial medium decreased from +144.9 mV to -331.7 mV in aerobic environments and from -2.3 mV to -494.6 mV in anaerobic environments upon incubation with the metal reducing microorganisms. The decrease in pH is due to glucose fermentation producing organic acids and $CO_2$. The ability of bacteria to leach soluble iron from crystalline magnetite could have significant implications for biogeochemical processes in sediments where Fe(III) in magnetite represents the largest pool of electron acceptor as well as to use as a novel biotechnology for leaching precious and heavy metals from raw materials.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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