جذب زیستی فلزات سنگین با استفاده از قارچ ها و مخمرها :

جذب زیستی فلزات سنگین با استفاده از قارچ ها و مخمر:جداسازی سرب از محلول های آبی می تواند با استفاده از زیست توده غیرزنده صورت گیرد.

مقدار جذب سرب در این قارچ تحت تأثیر pH بوده و در محدوده ۳ تا ۵ بیشترین مقدار جذب سرب معادل با ۱۱۵ میلی گرم سرب در هر گرم از وزن خشک زیست توده است.

این مقدار جذاب بیش از مقدار جذب سرب در کربن فعال و برخی دیگر از میکروارگانیسم ها است.

در pH بین ۵-۳ زیست توده، این قارچ نسبت به سرب در مقایسه با سایر یونهای فلزی مثل کادمیوم، مس، روی و آرسنیک ، خاصیت انتخابی بیشتری دارد.

توانایی جذب فلزات مختلف در این قارچ به ترتیب زیر میباشد:

آرسنیک > روی >مس > کادمیوم>سرب

جذب سرب در حضور یونهای مس و آرسنیک تغییر نمی کند لیکن در حضور یون روی کاهش یافته و در حضور یون کادمیوم جذب سرب افزایش مییابد. از پسماندهای میسلیوم قارچ Rhizopus arrhizus که در صنایع تخمیری برای تولید لیپاز استفاده میشود ، برای جذب فلزات سنگین مانند نیکل، روی، کادمیوم و سرب استفاده می گردد. تفاوت ظرفیت جذب انواع قارچ هایRhizopus , Mucor , Aspergillus و Penicillium  ممکن است به خاصیت اسیدی آنها مربوط باشد. با خنثی کردن pH در خلال واکنشهای جذب فلز، مشخص شده است که افزایش قابل توجهی در خاصیت کیلات کنندگی روی به وجود می آید. به علاوه اگر پسماندهای میسلیوم قبلاً با سود تیمار شوند، ظرفیت جذب فلزات در این قارچ ها افزایش مییابد.

نکته:

بهترین جذاب برای نیکل و روی در pH خنثی و در مورد سرب pH برابر ۰/۵ است و هنگامی که pH کاهش مییابد، در خاصیت کیلات کنندگی این قارچ ممانعت ایجاد می شود. این نتایج اهمیت pH را در خلال فرایند جذب نشان میدهد و این دلالت بر وجود یک مکانیسم رقابتی در خاصیت کیلات کنندگی یونهای فلزات سنگین در دیواره سلولی است.

امروزه توجه زیادی به فرایندهای جذب زیستی فلزات سنگین به عنوان یک روش جدید و کاربردی معطوف شده است. از زیست توده غیرزنده، خصوصاً زیست توده میکروب ها، برای جداسازی و تغلیظ فلزات از محلول های نسبتاً رقیق استفاده میشود. یکی از جنبه های قابل توجه این روش، بویژه در صنایع، جداسازی فلزات سنگین میباشد که اخیراً توسط مخمرها انجام می شود و به دلیل اهمیت سمی بودن این فلزات در محیط و ارزشی آنها در تکنولوژی، تحقیقات گستردهای بر روی آن صورت میگیرد.

می توان از زیست توده در صنعت نیز استفاده نمود و آنرا در مقادیر زیاد تولید کرد. برخی از این زیست توده ها در کارخانه های تولید فرآورده های تخمیری به عنوان پسماند تولید میگردد که می توان از آن بهره گرفت و در جهت جداسازی و تصفیه فلزات به روش زیستی استفاده نمود. یکی از انواع زیست توده ها که در مقیاس وسیع مورد استفاده قرار می گیرد، مخمر است

توجه:

سویه هایSaccharomyces cerevisiae به صورت هوازی تکثیر داده شده و به مخمرنانوایی معروف است. سایر سویه های این گونه که به صورت بی هوازی برای تولید الکل مورد استفاده قرار میگیرد، مخمر آبجو نام دارد.

گزارش های اولیه منتشر شده از توانایی این سویه های میکروبی در جداسازی فلزات سنگین پراکنده بوده و عمدتاً به نقش تغذیه ای یا خواص سمی مخمر توجه شده است. مس فلزی است که طی صدها سال با کشت میکروبی مخمر در تماس بوده است. مطالعه گستردهای بر روی جذب فلزات سنگین توسط انواع گونه های زنده مخمر صورت گرفته است.

انباشته شدن روی در سلولهای مخمر به صورت دو مرحله ای و سریع بوده و مستقل از متابولیسم به سطح متصل می گردد. سپس طی یک مرحله کندتر وابسته به متابولیسم به شکل درون سلولی جذب می شود. البته تفاوت موجود در توانایی جذب فلز در سطح سلول ناشی از تفاوت ساختمانی دیواره سلولی است.

البته S. Cereivisiae دارای توانایی انباشته نمودن سرب و کبالت در مقادیر بسیار نزدیک به یکدیگر را دارا می باشد. توانایی انباشته کردن ، واکنش وابسته به انرژی نیست و از این رو بیشتر ممکن است به جذب زیستی در مقابل تجمع زیستی که بر پایه متابولیسمی استوار است، وابسته باشد.

نکته:

توانایی زیست توده مخمر در جداسازی فلزات سنگین از محلول های آبی رقیق بررسی شده است و نشان می دهد که زیست توده های زنده و غیرزندهS. cerevisiae . در pH  اپتیمم ۵- ، مقادیر متفاوتی از اورانیوم، روی و مسی را جذب می کنند. شرایط محیط کشت مخمر بر میزان جذب فلز موثر است. در مخمر غیرزنده نانوایی مقدار جذب فلزات به صورت:

مس >اورانیوم >کادمیوم > روی

و در مخمر زنده نانوایی:

اورانیوم  >کادمیوم – مس  >روی

بهترین ماده جذب کننده روی به طریق زیستی، مخمر غیرزنده نانوایی استدر مقایسه با کشت زنده مخمر، سلول های غیرزنده S. Cerevisiae حدود ۴۰٪ بیشتر اورانیوم و روی را از محلول حذف می نمایند.

بر همین اساسی، از زیست توده مخمر در تصفیه و بازیابی فلزات سنگین استفاده می شود.

علاوه بر مخمرها، از زیست توده جلبک ها نیز برای جداسازی فلزات سنگین استفاده می گردد.

از زیست توده های سالم و زیست توده های پروتون دار شده جلبک دریایی Sargassum fluition در ستونهای بستر ثابت به منظور جداسازی مس از محلول هایی با غلظت ۳۵mg/lit  و pH برابر با ۵ استفاده می شود.