SULFOBACILLUS THERMOSULFIDOXIDANS Cristian Guisande Donadío CINDEFI - CONICET
H.R. Watling et al. / Hydrometallurgy 93 (2008) 57–65
INTRODUCCIÓN Este seminario es una breve recopilación de información acerca del Sulfobacillus Thermosulfidooxidans. • Esta bacteria fue encontrada en un cultivo de ka muestra Baño 9 (Copahue) en medio MAC 1.8 + Fe(II) (5.58 g/L) • Fue sembró en placas de Petri doble capa agarosa con Fe(II)+S4O6-2 • Posteriormente se cultivo por separado en medios MAC 1.8 + Fe(II) (5.58 g/L) y MAC 3.0 + S4O6-2(3 g/L) • Fue identificada tras la secuenciación del DNA codificante para el RNA-16S y la posterior comparación con la base de datos BLASTN con un 99% de identidad .
CLASIFICACIÓN Dominio
Bacteria
Filo
Firmicutes
Clase
Clostridia
Orden
Clostridiales
Familia
Costridiales Family (XVII Incertae Sedis)
Género
Sulfobacillus
Especie
Sulfobacillus thermosulfidooxidans
CARACTERISTICAS Característica Type Strain
Descripción AT-1, DSM 9293, VKM B-1269
Gram
Positivo
Forma
Bastón
Largo
1-6 µm
Diámetro Colonias en agar +Fe(II) Existencia Endosporas
0.6-0.8 µm Redondas, brillantes, inicialmente amarillas luego marrón rojizo. En pares o cadenas cortas Endosporas esféricas o ligeramente ovalada se encuentran subterminalmente, terminal, o paracentralmente.
CARACTERISTICAS Característica pH de crecimiento
Rango 1.5 -5.5
Temperatura de crecimiento
20-60 ºC
Crecimiento
Descripción
Optima 1.9-2.4
50-55ºC
• Aeróbico Estricto. • Anaerobiosis no ocurre con NO3• Mixotrofico y organográfico facultativo • Oxida Fe+2, S0, S2O32-, S4O6 2− y sulfuros minerales en presencia de sustrato orgánico • Crece poco organotroficamente en: EL, CASEINA, CLUCOSA, SCUROSA, FRUTOSA TREALOSA, MANOSA, RAFINOSA, GLUTAMATO y GLUTATIONATO REDUCIDO • El crecimiento autotrófico es muy pobre.
MEDIO DE CULTIVO DSM665. SULFOBACILLUS MEDIUM Solución B:
Solución A: • (NH4)2SO4
3.00 g
• FeSO4 ·7 H2O
44.20 g
• KCl
0.10 g
• Agua destilada
300.00 ml
• K2HPO4
0.50 g
• H2SO4, 10 N
1.00 ml
• MgSO4·7 H2O
0.50 g
Esterilizada por filtración.
• Ca(NO3)2
0.01 g
• Agua destilada
700.00 ml
• Ajustar pH to 2.0 - 2.2 con H2SO4
Solución C: • Extracto de levadura (1% p/v en agua) 20.00 ml
LOCALIZACIÓN NATURAL Menas mierales
Habitat Sitios Acidos Sulfurosos • — fumarolas, lugares volcanicos • — pasivos mineros, drenajes accidos,
Pirita Arsenopirita Sulfuros de Cobre Sulfuro de Zinc
Distribución Geográfica • Inglaterra– Europa– Escandinavia– Islandia • Norte America • Sudamerica • Russia – Eastern Europe (DSM 9293,Kazakhstan) • India – Pakistan • Asia – Pacifico
MORFOLOGIAS
Bulaev, A. G. et al. Polymorphism of Sulfobacillus thermosulfidooxidans strains dominating in processes of high-temperature oxidation of gold-arsenic concentrate. Microbiology 80, 326–334 (2011).
MORFOLOGIA
Bulaev, A. G. et al. Polymorphism of Sulfobacillus thermosulfidooxidans strains dominating in processes of high-temperature oxidation of gold-arsenic concentrate. Microbiology 80, 326–334 (2011).
ENSAYOS REALIZADOS Y APLICACIONES BIOTECNOLOGICAS
CINÉTICA DE OXIDACÍON DE HIERRO (II)
[Fe(II)]initial (g L−1 ) 2 5 10 15 20
Specific growth rate (h−1 ) 0.197 ± 0.012 0.220 ± 0.025 0.248 ± 0.096 0.247 ± 0.139 0.250 ± 0.084
Bio-oxidation rate (g L−1 h−1 ) 0.292 ± 0.034 0.480 ± 0.056 0.697 ± 0.140 0.643 ± 0.058 0.654 ± 0.067
Yield ( E9 cells g−1 ) 4.177 ± 0.960 7.616 ± 1.197 4.206 ± 0.522 3.197 ± 0.993 3.909 ± 0.534
Medio de Cultivo: 0.4 g L−1 (NH4)2SO4, 0.8gL−1 MgSO4·7H2O, 0.4gL−1 K2HPO4,+ 10gL−1 of Fe(II) + 0.1 g L−1 EL Condiciones: Bioreactor de 2L, at 50 ◦C 31.43 rad s−1 pH= 1.6 (constante, correjido con H2S04 y NaOH) Pina, P. S., Oliveira, V. a., Cruz, F. L. S. & Leão, V. a. Kinetics of ferrous iron oxidation by Sulfobacillus thermosulfidooxidans. Biochem. Eng. J. 51, 194–197 (2010).
RESISTENCIA A METALES Concentraciones de metales en solución más altas en las que se observo crecimiento bacetriano crecimiento bacteriano en test de toleracian a metales. Tolerancia metal (g/L) Aislado
Fe
Cu
Zn
Ni
Co
N1-45-01
2.5a
15
35
5
5
S. Thermosufidooxidans DSM 9293T
4.4
19
13
9
1.5
N19-45-01
4.4
50
50
5
<5
N45-45-02
2.5a
35
10
5
10
N1-45-02
3.2a
35
13
5
5
N45-45-01
2.8a
20
10
5
5
N19-50-01
2.5a
50
35
10
<5
N22-45-01
4.4
50
50
<5
<5
a Concentracion maxima de la soluciones en pruebas de biolixiviación
Watkin, E. L. J. et al. Metals tolerance in moderately thermophilic isolates from a spent copper sulfide heap, closely related to Acidithiobacillus caldus, Acidimicrobium ferrooxidans and Sulfobacillus thermosulfidooxidans. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 36, 461–465 (2009).
RESISTENCIA A METALES Elemento (g/L⁎) Cu
Ni
Co
Zn
As(V)
S. acidophilus
b 0.3
0.6 (1.5)
2.9 (5.9)
1.6 (3.3)
1.9 (3.7)
S. thermosulfidooxidans
19 (22)
8.8 (11)
1.5 (2.9)
13 (16)
3.7 (7.5)
S. thermotolerans
1.6 (3.2)
0.6 (1.5)
b 0.3
1.6 (3.2)
3.7 (7.5)
S. sibiricus
19 (22)
0.6 (1.5)
0.3 (0.6)
3.3 (6.5)
7.5 (11)
Los genes de resistencia al arsénico arsA, y arsB fueron identificados en el DNA cromosómico. Watling, H. R., Perrot, F. a. & Shiers, D. W. Comparison of selected characteristics of Sulfobacillus species and review of their occurrence in acidic and bioleaching environments. Hydrometallurgy 93, 57–65 (2008). van der Merwe, J. a., Deane, S. M. & Rawlings, D. E. The chromosomal arsenic resistance genes of Sulfobacillus thermosulfidooxidans. Hydrometallurgy 104, 477– 482 (2010).
BIOLIXIVIACIÓN DE CALCOPIRITA Lixiviación de Calcopirita a 50ºC Medio de Cultivo: DSM 150
Potencial redox pH Fe(II), Cu , and Fe(TOT)(filtrado)
Stott, M. & Sutton, D. Comparative leaching of chalcopyrite by selected acidophilic bacteria and archaea. Geomicrobiol. … 37–41 (2003). doi:10.1080/01490450390206692
BIOLIXIVIACIÓN DE PIROTITA Efectos del ajuste de pH (H2SO4 4M): Extracción Total 65.28% contra 23.8%
Medio 9K: 3.0 g/L (NH4)2SO4, 0.1 g/L, KCl, 0.5 g/L K2HPO4, 0.5 g/L MgSO4·7H2O, 0.01 g/L Ca(NO3)2. S(10g/K) + EL (0.02%; pH=1.6 Condiciones: 52ºC, 160rad/minc Ni, Z., Gu, G., Yang, H. & Qiu, G. Bioleaching of pyrrhotite by Sulfobacillus thermosulfidooxidans. J. Cent. South Univ. 21, 2638–2644 (2014).
BIOLIXIVIACIÓN DE PIROTITA Efectos de la concentración de pulpa: altas concentraciones inhiben el proceso
Medio 9K: 3.0 g/L (NH4)2SO4, 0.1 g/L, KCl, 0.5 g/L K2HPO4, 0.5 g/L MgSO4·7H2O, 0.01 g/L Ca(NO3)2. S(10g/K) + EL (0.02%; pH=1.6 Condiciones: 52ºC, 160rad/minc Ni, Z., Gu, G., Yang, H. & Qiu, G. Bioleaching of pyrrhotite by Sulfobacillus thermosulfidooxidans. J. Cent. South Univ. 21, 2638–2644 (2014).
BIBLIOGRAFIA/REFERENCIAS Milton S da Costa, Fred A Rainey, Luciana Albuquerque. "Chapter: Genus Sulfobacillus". IN: Paul De Vos, George M Garrity, Doroty Jones, Noel R Krieg, Wolfgang Ludwig, Fred A Rainey, Karl-Heinz Schleifer, William B Whitman. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology Vol. 3, 2nd ed, New York, Springer, 2009: pages Vol. 3, 1181-1184; Donati , Sand. Microbial Procesing of Metal sulfides - New York, Springer, Catalog of MicrLeibniz-Institut DSMZ - Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH Bulaev, A. G. et al. Polymorphism of Sulfobacillus thermosulfidooxidans strains dominating in processes of high-temperature oxidation of gold-arsenic concentrate. Microbiology 80, 326–334 (2011). Ni, Z., Gu, G., Yang, H. & Qiu, G. Bioleaching of pyrrhotite by Sulfobacillus thermosulfidooxidans. J. Cent. South Univ. 21, 2638–2644 (2014). Stott, M. & Sutton, D. Comparative leaching of chalcopyrite by selected acidophilic bacteria and archaea. Geomicrobiol. … 37–41 (2003). doi:10.1080/01490450390206692 Pina, P. S., Oliveira, V. a., Cruz, F. L. S. & Leão, V. a. Kinetics of ferrous iron oxidation by Sulfobacillus thermosulfidooxidans. Biochem. Eng. J. 51, 194–197 (2010). van der Merwe, J. a., Deane, S. M. & Rawlings, D. E. The chromosomal arsenic resistance genes of Sulfobacillus thermosulfidooxidans. Hydrometallurgy 104, 477–482 (2010). Watkin, E. L. J. et al. Metals tolerance in moderately thermophilic isolates from a spent copper sulfide heap, closely related to Acidithiobacillus caldus, Acidimicrobium ferrooxidans and Sulfobacillus thermosulfidooxidans. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 36, 461– 465 (2009). Watling, H. R., Perrot, F. a. & Shiers, D. W. Comparison of selected characteristics of Sulfobacillus species and review of their occurrence in acidic and bioleaching environments. Hydrometallurgy 93, 57–65 (2008).
¡MUCHAS GRACIAS!
