Mikroorganizmalar mineral kaynaklarının oluşması ve çözülmesinde önemli rol oynar. Mineral aranması ve zenginleştirilmesinde biyoteknolojik yöntemlerin kullanılması popüler hale gelmiştir. Mikrobiyal liçing; mikroorganizmalar yaratımıyla maden cevherlerinden metallerin kazanılması işlemidir. Düşük kaliteli cevherlerden metallerin geri kazanımın da kullanılan kimyasal metodlar ekonomik olmamaktadır. Dünya genelinde yüksek oranlarda bulunan düşük kaliteli, bakır cevherlerinin göreneksel kimyasal metodlarla elde edilmesi zor ve pahalı olduğundan, bunların eldesinde mikrobiyal liçing kullanılır.
Son yıllarda geliştirilen mikrobiyal liçing yöntemleri metalik hammaddeler için çok önemlidir. Klasik yöntemler ile çözünürleştirilmeyen veya parçalanamayan fakir cevherler ve endüstri atıkları mikoorganizmalar ile ekonomik biçimde geri kazanılmaktadır. Bakterilerin yaptığı iş suda çözünmeyen filizleri suda çözünür hale getirmektir. Bakteriyal liçing daha çok uranyum ve bakır kazanımın da kullanılır. Dünya yüzeyinde kayda değer ölçülerde bulunan Ni, Zn, Cd, ve Co eldeleri içinde bir dizi liçing yöntemleri geliştirilmiştir.
Bu yöntem bir asidik su içiren bir maden yatağına boru hattı döşeme sırasında meydana gelen bir patlama sonucu ortaya çıkmış ve geliştirmeler sonucunda düşük dereceli maden cevherlerinin geri kazanımı sağlanmıştır.
LİÇİNGDE KULLANILAN ORGANİZMALAR
Mikrobiyal liçingde kullanılan en yaygın 2 tane bakteri Thiobacillus thiooxidans ve Thiobacillus ferrooxidans’tır. Ayrıca Thiobacillus concretivoru, Thiobacillus concretivorus, Pseudomonas fluorescens, P. putida, Achromobacter, Bacillus licheniformis, B. Cereus, B. luteus, B. polymyxa, B. megaterium ve birçok termofilik bakterilerden Thiobacillus thermophilica, Thermothrix thioparus, Thiobacillus TH1, ve Sulfolobus acidocaldarius kullanılmaktadır. Heterotrafik mikroorganizmaların kullanımı gelişmektedir. Termofilik bakterilerin liçing uygulamalarını hızlandırmasının en büyük etmeni hızlı gelişim oranının varolmasıdır.

MİKROBİYAL LİÇİNG KİMYASI
Thiobacillus ferrooxidans çok pahalı çalışmayı gerektiren bir bakteridir. Bu bakteri mezofil, spor oluşturmaz, hareketli Gr(-), çubuk şeklinde olup C,5-C,8 m X 1,0-2,0 m boyutlarındadır. Ototrofik aerap olup C ihtiyacını havadaki CO2’in fixasyonundan sağlar. Enerji kaynağı olarak ise Fe2+ Fe3+’ya oksidasyonunudan veya elementel kükürt veya indirgenmiş kükürt bileşiklerinden sağlar.
En yaygın kullanılan mikrobiyal liçing proseslerinin amacı az çözünen veya çözünmeyen metal bileşiklerini metal sülfatlar haline getirip çözünürleştirmektir. Bunun için 2 şekilde uygulama çeşidi varadır: Direkt ve indirekt mikrobiyal liçing.
1. Direkt Mikrobiyal Liçing:
4 FeSO4 + 2H2 SO4 + O2 2Fe2(SO4)3 + 2H2O [1]
2S0 + 3O2 + 2H2O 2H2SO4 [2]
2FeS2 + 7O2 + 2H2O 2FeSO4 + 2H2SO4 [3]
Çözünmez haldeki sülfürün sülfirik aside aksidasyonu, sülfürle direkt kontak halindeki T.ferroxidans sayesinde gerçekleştirilir.
T. ferooxidans tarafından gerçekleştirilen [3] nolu reaksiyon direkt mikrobiyal liçing: göstermektedir.
Demir cevherinin yanında bakır, kurşun, nikel, kobalt, molibden ve çinko cevherleride T.ferroxidans sayesinde oksitlenebilirler.
MeS + 2O2 Me SO4
2. İndirekt Mikrobiyal Liçing
İndirekt liçingde, mikoorganizmalar liçing reaktifini üretir veya rejenere ederler. Örneğin metal sülfür cevherleri mikrobiyal bir etki olmaksızın Fe3+ iyonları tarafından oksitlenip liçing gerçekleştirilebilir.
MeS + Fe2 (SO4) MeSO4+S0
Reaksiyonda indirgenen demirin tekrar Fe3+ haline dönüştürülmesi T.ferroxydans tarafından sağlanır. Bakteri bu prosese doğrudan karışmayıp bir katolitik fonksiyon görür. Bakteriyel oksidasyon kimyasal oksidasyondan yaklaşık 1 milyon kat hızlıdır.
[2] nolu reaksiyonun oksitlenmesi T.thiooydans tarafından çok daha hızlı oksitlenirler. Bu tepkimeden de anlaşılacağı üzere sülfirik asit oluşumu katalizlediğinden, liçing için asidik koşulların sağlanması önemlidir.
Bakteri Aktivitesine Etki Eden Etmenler
1. Besi Ortamı
Besi ortamının kimyasal ve minerolojik bileşimi çok önemlidir. Liçing koşulları ve bakteriyel büyüme koşulları çakışıyorsa maksimum metal verimine ulaşır.
Enerji veren demir ve kükürt bileşiklerinden başka magnezyum ve amonyum tuzları, fosfatlar ve sülfatlar esansiyel mineral bileşenleridir.
Anorganik bileşiklerin bazıları liçing çözeltisinde bulunur. Eğer ortamda yeterli değillerse bir miktar katılırlar. Pirit(FeS2) ilave edilirse indirekt liçing hızlanır. Çok yüksek konsantrasyonda Fe3+ varlığı kompetitif bir inhibisyona neden olur.
Tiyobasiller besi ortamı için problemlidir. Mikrobiyal liçingden maksimum verim elde etmek için liçing sırasında O2 transportu yeterli hızla sağlanmalı ve bu transportu etkileyen faktörlere dikkat edilmelidir.
2. pH ve Redoks Potansiyeli
Optimum büyüme koşullarındaki pH’nın liçing çalışma koşullarına uyması idealdir. En uygun pH 2-2.5 arasıdır, kükürt ve Fe2+ oksidasyonu da bu pH lara uygundur Eğer pH 2’nin altına inerse T. ferroxydans aktivitesi düşer.
Aerobik bir bakteri olduğu için T.ferroxydans pozitif bir redoks potansiyeline ihtiyaç duyar. Redoks potansiyeli logaritmik büyüme fazı sonuna doğru 600 mV a ulaşır.
3. Sıcaklık
Fe+2 ve kükürdün mikrobiyal oksidasyonu için optimum sıcaklık 28-35oC arasıdır. T.ferrooxydans’ın büyümesi için de bu sıcaklık aralığı uygundur. Daha düşük sıcaklıkta büyüme yavaşlar, daha yüksek sıcaklıklarda ise termofil bakteriler kullanılır.
4. Liçing Materyalinin Kimyasal ve Mineralojisi
Materyal yüksek oranda karbonat içerirse pH artar ve dolayısı ile liçing aktivitesi düşer ve giderek durur. Bunu engellemek için ortama asit ilavesi gereklidir. Mineral bileşimi büyüme ortamının ihtiyacını tam olarak karşılayamaz bazı mineraller dışarıdan ilave edilir.
5. Substrat Konsantrasyonu ve Partikül Büyüklüğü
Liçing hızı liçing edilecek substratın yüzey büyüklüğü ile orantılıdır. Partikül boyutu ne kadar küçük ise toplam partikül yüzey o derece yüksektir, spesifik partikül yüzeyi artar, böylece liçing verimi de artar. Bu bilgiler kükürtlü cevherler için geçerli olup düşük tenörlü cevherleri kapsamaz.
Substrat konsantrasyonunu artırarak da partikül toplam yüzeyi büyütülebilir. Bu durumda paktikül kütlesi de artar. Fakat substrat konsantrasyonunun artırılması belirli bileşiklerin konsantrasyonlarının artmasına neden olur ki bunların bazılar tiyobasillerin üremesi için toksik etki veya inhibisyon gösterebilir. Pratikte her liçing denemesi için partikül büyüklüğünün ve substrat konsantrasyonunun optimize edilmesi gerekir.
6. Yüzey Aktif Maddeler ve Ekstrasksiyon Maddeleri
Eskiden bu maddelerin ilavesinin liçingi hızlandırdığına yani tiyobasillerin üremesini artırdığına inanılırdı. Fakat 1975 ten sonra yapılan çalışmalarda bunun tamamen yanlış olduğu tesbit edilmiştir.
Yüzey gerilimi çok düşeceği için O2 kütle transferi çok yavaşlar. Bunun sonucunda bakteriyel gelişme sürekli olarak inhibe olur. Benzer bir etki ekstraksiyonda kullanılan organik çözgenler için de geçerlidir. Organik fazdan metal iyonunun geri alınması yeniden sulu faza çekme şeklinde olur. Eğer bakteriyel liçing ve çözgen ekstaksiyonu birlikte uygulanır ise problem çıkabilir. En önemli problem organik çözgen fazının tam olarak ortamdan ayrılmamasıdır. Sulu fazdan kalan organik çözgen bakterinin büyümesini inhibe eder.
7. Ağır Metaller
Birçok ağır metal iyonu çok düşük konsantrasonlardan bile toksik etki gösterebilir. Tiyobasiller ağır metallere çok toleranslıdır. Bununla birlikte bu etkilerin daha önceden bilinmesi gerekir.
8. Işık
Tiyobasiller ışığa çok duyarlıdır. Özellikle UV ve görünür ışığın ultraviyoleye yakın bölgesi tiyobasillere çok etkilidir.
Mikrobiyal Liçing Prosesleri
Optimumu liçing koşulları sadece laboratuar koşulları için tespit edilmiştir. Liçing koşullarının optimizasyonu pilot tesislerde tespit edilir ve daha sonra endüstriyel boyutta uygulanır.
Optimizasyon da kullanılan parametreler;
- O2 ve CO2 temini
- Materyalin nem oranı
- pH gradienti
- Sıcaklık gradienti
- Fe3+ tuzu çöktürmeleri
- Partikül büyüklüğü
- Partikül parçalanması ve partikül göçü
- Geçirgen olmayan tabakaların oluşup, oluşmadığı.
Mikrobiyal liçingin teknik uygulamalarının esas işlem sırası şöyle gerçekleşir;
1- Cevherlerin öğütülmesi
2- Cevherlerin bakteri süspansiyonu ile uygun şekilde sulandırılması
3- Sıvının biriktirilmesi
4- Çözünmüş metalin extraksiyonu

Bakteriyel liçing porsesinin ana şeması

NOT:Mikrobiyal liçing sonucu oluşan atık sular boş arazilere boşaltılmamalıdır.
Mikrobiyal liçing uygulandığı yüze şekillerine göre 3’e ayrılır
a)Meyilli yüzeyde liçing b. Kümesel yüzeyde liçing c. İn-situ liçing

Mikrobiyal Liçingin Teknik Uygulamaları
Mikrobiyal Liçingin Teknik Uygulamaları
1. Bakır Cevherinin Biyoliçingi
Günümüzde dünya bakır üretiminin yaklaşık %10’u bakteriyel düşük kalite cevherlerin bakteriyel liçingi ile gerçekleştirilir. Bütün bakır işleticileri bir entegre yığma-boşaltma veya onların maden çıkarma veya porsesleme aktivitesini artıran in-situ liçing porseslerini uygular.
En önemli bakır cevherlerinden biri olan kalkosit aşağıdaki denkleme göre bakteri tarafından çözünürleştirilir.

Cu2S + 5/2 O2 +H2SO4 Bakteri 2CuSO4 + H2O
Bu denklem iki basamakta gerçekleşir.
a) Cu2S + ½ O2 + H2SO4 bakteri CuS + CuSO4 + H2O
b) CuS + 2O2 bakteri CuSO4
Diğer bakır sülfür cevherleri bornit (Cu5FeS4), kubanit (CuFe2S3) ve kalkopirit (CuFeS2), enargit (Cu3AsS4) ve kovellittir (CuS).
2.Uranyum Cevherlerinin Biyoliçingi
Mikrobiyal uranyum liçingi daha çok terk edilmiş uranyum ocaklarında uygulanır. Endüstriyel olarak bakteriyel liçing prosesleri ile cevherlerden uranyum ekstrakte edilir. Ekstraksiyonun kimyası çözünmeyen dört değerlilikli uranyum oksitlenerek çözünen altı değerlikli durumuna değişimi ile ifade edilir.
UO2 + Fe2 (SO4)3+2H2SO4 U4[UO2(SO4)3] + 2 FeSO4
FeSO4 daha önce belirtildiği gibi bakteriyel oksidasyon ile Fe2(SO4)3 a dönüştürülür.
SONUÇ
Mikrobiyal liçing düşük kalitedeki cevherlerden metal kazanımın da kullanılan ve klasik yöntemlere göre ekonomik olan bir uygulama çeşididir. Bu yöntemle özellikle altın, gümüş gibi pahalı ve uranyum gibi stratejik elementlerin eldesinde büyük önem taşımaktadır. Bakır ve uranyum eldesinde özellikle in-situ liçing yöntemi uygulanmaktadır. Endüstriyel olarak Çinko, Nikel Cobalt ve Molibden üretimi için mikrobiyal liçing uygulamalarının yaygınlaştırılacağı kesin gibi gözükmektedir. Ayrıca mikrobiyal liçingle atıklardan metallerin geri kazanımı için alternatifsiz bir yöntemdir.
Çizelge : Mikrobiyal Liçingin Potansiyel Uygulama Alanları

Mikrobiyal liçing tesisleri maden yataklarının yanına kurulmalıdır. Böylece transport masrafları indirgenmiş olur. Mikrobiyal yöntem klasik yöntemlerden daha ekonomiktir. Detaylı teknik bilgi gerektirmez, ayrıca yüksek teknolojiye gerek yoktur. Bu nedenlerden dolayı yer altı kaynakları bakımından zengin ve gelişmekte olan ülkeler için çok iyi bir yöntemdir.