tehnologii de reducere a conŢinutului de so2 În … continutului de so2.pdf · 8 tehnologii de...
TRANSCRIPT
TEHNOLOGII DE REDUCERE A CONŢINUTULUI DE SO2 ÎN VEDEREA ARDERII CĂRBUNELUI ÎN TERMOCENTRALE
TECHNOLOGIES TO REDUCE THE SO2 CONTENT OF COAL FOR COMBUSTION IN THERMAL POWER PLANTS
Carmen Mădălina CISMAŞIU
Nicolae TOMUŞ
Ştefania Elena DEÁK
Editura Universitas, 2015
Descrierea CIP a Bibliotecii Naţionale a României
CISMAŞIU, CARMEN MĂDĂLINA
Tehnologii de reducere a conţinutului de SO2 în vederea arderii
cărbunelui în termocentrale / Cismaşiu Carmen Mădălina, Tomuş Nicolae,
Deák Ştefania Elena. - Petroşani : Universitas, 2015
Bibliogr.
ISBN 978-973-741-428-1
I. Tomuş, Nicolae
II. Deák, Ştefania
622
“If you focus your mind on the freedom and community that you can build by staying firm
you will found the strength to do it”
Richard Matthew Stallman
PREFAŢĂ 5 PREFACE IN MEMORIAM OF Ioan LAZĂR, PhD 7 PROCESE DE REDUCERE A CONŢINUTULUI DE SO2 DIN CĂRBUNE 9 SO2 REDUCTION CONTENT PROCESSES OF THE COAL CRITERII PENTRU UN SISTEM PERFORMANT 12 CRITERIA FOR A SUCCESSFUL SYSTEM METODE FIZICE 14 PHYSICAL METHODS METODE MICROBIOLOGICE 16 MICROBIOLOGICAL METHODS REZULTATE 20 RESULTS PERSPECTIVE 27 FUTURE PROSPECTS RECUNOAŞTERE 29 ACKNOWLEDGMENT DISEMINARE 30 DISSEMINATION
PORTRAIT
Technologies to reduce the SO2 content of coal combustion in power plants 5
IN MEMORIAM OF
Ioan LAZĂR, PhD
Associated University Professor Adviser of PhD diploma Scientific researcher with degree I at the Romanian Academy – Institute of Biology Bucharest
(4.01.1930 – 28.01.2015)
AFFILIATION Member of Biology Romanian Society, Department of Microbiology 1955-2004 Member of National Council for Science and Technology, 1973 – 1989 Member of Scientific Council, Romanian Academy – Institute of Biology Bucharest Member of Editorial Board of the Journal of Petroleum Science and Engineering, ELSEVIER, 1987 – 1995 Member of Editorial Board of the Biotechnology, journal of the University of Agronomic Sciences and Veterinary Medicine of Bucharest, 2003 – 2014
ACADEMIC SERVICES - Associated Univerisity Professor at the “Dimitrie Cantemir” Chrisian
University, Bucharest, Romania (1990-1994) - Associated University Professor at the University of Agronomic Sciences
and Veterinary Medicine of Bucharest, Romania (1998 – 2014) - Associated University Professor at the University of Pitesti, Romania (2001 -
2014)
PROFESIONAL EXPERIENCE
- Over 55 years of professional experience in the field of research of microbiology and biotechnology: fitobacteriology, material biodeterioration, geomicrobiology (fossil fuels and ores), environment biotechnology
- Scientific Researcher with degree I and Head within the Department of Microbiology, Romanian Academy – Institute of Biology Bucharest, Romania
- Author of more than 245 scientific reports, papers published in technical journals, monographic works, 27 patents in the area of petroleum and ores microbiology and new energy resources, 6 schoolbooks
PORTRET
6 Tehnologii de reducere a conţinutului de SO2 în vederea arderii cărbunelui în termocentrale
RESEARCH AREAS
- Fitobacteriology - Bacterial taxonomy (serology-imunochemitry) - Material biodeterioration - Biosynthesis of polymers and biosurfactants - Increasing microbial oil recovery - Leaching of metals from ores - Biosorbtion of metals from solution or industrial effluents - Biotechnology of polluted environment – bioremediation
LECTURES Invited lecturer in universities:
- former Yugoslavia (1969) - Switzerland (1971, 1985, 1987) - United Kingdom (1982, 1983) - USA (1973, 1990) - Pakistan (1990) - Russian (1995) - China (1999, 2002, 2003) - Bulgaria (1997)
GRANTS AND STUDY VISITS
- Grant of Royal Society of UK, 1996 - Grant of British Petroleum – University of London, 1982, 1983 - Study visits at Research Institutes and Universities from Germany, 1985,
1987, 1988, 1990 - Study visits at Research Institutes and Universities from USA, 1973, 1984,
1986, 1990, 1992, 1993 - Study visit at Research Institutes and Universities from Hungary, 1964, - Study visit at Research Institutes and Universities from Switzerland, 1971 - Study visit at Research Institutes and Universities from Netherlands, 1971 - Study visit at Research Institutes and Universities from former Yugoslavia,
1962 - Study visits at Research Institutes and Universities from Russian, 1961,
1987, 1995 - Study visit at Research Institutes and Universities from Pakistan, 1999 - Study visits at Research Institutes and Universities from former
Cezchoslovakia and East Germany, 1961, 1993, 1994 - Study visits at Research Institutes and Universities from China, 1999, 2002,
2003
PREFACE
Technologies to reduce the SO2 content of coal combustion in power plants 7
PREFACE
The biodiversity of acidophilic microorganisms is a very current problem for both
biological research community and for the various governmental and non-
governmental economists and politicians at public local regional and global levels.
Interest in the issue is evidenced by the existence of a number activities, research
programs and essential concerns (reports, symposium and monographs at national
and international level).
It is currently accepted that 3,5 million years, namely the appearance of life on
Earth, some microorganisms which extracted from rocks and releases metallic
elements that passed in solution a phenomenon called bioleaching, biosolubilization
or bioextraction, also other groups of microorganisms fixed and accumulated metals
a phenomenon called biosorption, bioaccumulation or biofixation.
The microbial leaching process of metals is known from the time of the
Phoenicians and Romans, who noted the presence of cooper in water drainage
mining. Since the 1980 year, the European Commission initiated and supported
biotechnological implications of acidophilic microorganisms through a program of
biotechnology funded by the European Union, involving 39 academic and university
laboratories in different countries. The main purposed of certain projects is that
based on physiological, biochemical. Ecological and genetic studies of
microorganisms present in extreme environmental conditions should be exploited
their ability to biotechnology.
In the actual content of the technical scientific revolution of the extractive
industries biotechnology it has been stated mainly in areas of special economic
interest, such as the metals biotechnology, increasing recovery of the useful
microbial products, the microbial corrosion of the various metals and the microbial
oxidation of pyrite from coal.
The microbial technology is based mainly on the activity of acidophilic
chemolithotrophic bacteria belong to the Acidithiobacillus, Leptospirillum Sulfolobus,
Acidithiobacillus – like genera, that develops in based on sulfur and iron sulphide
ores, which oxidizes in the presence of atmospheric oxygen. Other acidophilic
microorganisms accumulates and fixes metals, such as those of the Acidiphilium,
PREFAŢĂ
8 Tehnologii de reducere a conţinutului de SO2 în vederea arderii cărbunelui în termocentrale
Alcaligeses, Sulfobacillus genera, thus participating in the formation of new metal
ores.
Microbial leaching is a hydrometallurgical process of the metals solubilization and
their separation from own mineral matrix. In this case after solubilization, the metals
are concentrated using microbiological methods. Microbial leaching was applied to
cooper industrial leaching from mineral ores and poor mining tailings and the
extraction of uranium from ores.
The oxidation of ferrous iron by the Acidithiobacillus ferrooxidans strain does not
presents an inherent interest because it is a unique process in biology and it also
has economic importance because of the environmental impact that they have kind
of processes in the natural environment.
In recent decades indicates the intense preoccupations for sulfur content in coal
for the steel industry or the energy consumption. These concerns are more acute by
the impossibility to use coal with high sulfur content in fuel economy current
circumstances of resources and raw materials worldwide. The use of microbial
technologies for extracting metals from ore, especially in the context of the late
twentieth century when mining deposits are in the process of exhaustion, it is very
important.
Coal desulphurization using microbiological processes, respectively reducing the
inorganic sulfur content, may become a sustainable technical option through
continue investigations in this domain and studying the economics of the application
on an industrial scale.
Dr. Ing. Dan Petre GEORGESCU
General Manager of R&D National Institute for Metals and Radioactive Resources INCDMRR-ICPMRR Bucharest (1999 – 2007)
SO2 REDUCTION CONTENT PROCESSES OF THE COAL
Technologies to reduce the SO2 content of coal combustion in power plants 9
PROCESE DE REDUCERE A CONŢINUTULUI DE SO2 DIN CĂRBUNE
SO2 REDUCTION CONTENT PROCESSES OF THE COAL
Cărbunele, una dintre cele mai
importante materii prime, de origine
fosilă (Kovács, 2013), este cel mai
folosit combustibil în termocentrale.
Efectele arderii cărbunelui în
termocentrale au consecinţe negative
asupra mediului prin accentuarea
efectului de seră, producerea ploilor
acide datorită emisiilor de dioxid de
sulf, precum şi prin creşterea
concentraţiei de praf, cenuşă şi fum în
atmosferă.
Reducerea SO2 din cărbune poate
avea multiple aplicaţii, în domenii ca:
protecţia mediului în fostele perimetre
miniere şi ale uzinelor de procesare a
cărbunelui, precum şi în zonele
adiacente, prin bioremedierea
mediilor contaminate cu sulfaţi şi ioni
metalici, în agricultură, în industria
alimentară, în industria chimică şi
farmaceutică şi altele (Tomuş şi
Cismaşiu, 2014).
Desulfurarea cărbunilor prin tehnici
fizice presupune înlăturarea sulfului
anorganic din cărbune şi depinde de
raportul Fe2+/S0 din compuşii minerali
prezenţi în acesta. Prin tehnici
Coal, one of the most
important fossil raw material
(Kovács, 2013), is the most used
fuel in power plants. The effects
of coal burning in power plants
have negative consequences on
the environment by enhancing
the greenhouse effect, producing
acid rain due to SO2 emissions
and increasing the concentration
of dust, ash and smoke into the
athmosphere, as well.
Reduction of SO2 from coal
can have many applications, such
as: environmental protection in
the former mining perimeters and
coal processing plants through
bioremediation of contaminated
areas with sulfates and metal
ions, agriculture, food industry,
chemistry and pharmaceutical
industries, and other (Tomuş and
Cismaşiu, 2014).
Physical techniques of coal
desulfurization involve the
removal of inorganic sulfur and
depend on the ratio Fe2+/S0 of
mineral compounds present in it.
PROCESE DE REDUCERE A CONŢINUTULUI DE SO2 DIN CĂRBUNE
10 Tehnologii de reducere a conţinutului de SO2 în vederea arderii cărbunelui în termocentrale
microbiologice de îndepărtare a
sulfului anorganic, sub acţiunea
bacteriilor acidofile, se reduce
conţinutul de pirită din cărbune.
Eficienţa crescută a metodei
microbilogice privind desulfurizarea
cărbunelui este dependentă de
condiţiile optime de creştere a
bacteriilor.
Procedeul microbiologic de
îndepărtare a sulfului anorganic din
cărbune necesită un echipament
simplu, cantitate redusă de reactivi,
dar un timp îndelungat de tratare a
apei ce rezultă din acest proces,
deoarece are conţinut ridicat de sulfat
feros.
Procedeul microbiologic este
fezabil în reactoare atunci când
dimensiunea particulei este sub 0,5
mm. La dimensiuni ale particulelor
mai mari de 0,5 mm cărbunele poate
fi tratat în grămezi (Klein, 1998).
Depiritizarea microbiană este
definită ca o reducţie catalizată
biologic în complexitatea
elemenetelor chimice. Produsul final
al acestei reacţii depinde de
transformările biologice şi fizice la
care este expus cărbunele:
mineralizare, granulometrie,
bioacumulare, polimerizare sau co-
metabolism.
După aplicarea procedeului clasic
de procesare a cărbunelui şi
solubilizare bacteriană naturală
rezultă ape reziduale ale cărbunelui
Microbilogical techniques of
removing inorganic sulfur, due to
action of acidophilic bacteria,
decrease the pyrite content of
coal. The increased efficiency of
the coal microbiological
desulphurization method is
dependent on optimal conditions
for the bacteria growth.
The microbiological procedure
of inorganic sulfur removal from
coal requires simple equipment,
low quantity of reagents, but a
long time treatment of water
resulting from this process
because it has a high content of
ferrous sulphate.
The microbiological process is
feasible in the reactor when the
particle size is less than 0.5 mm.
Coal particle size greater than 0.5
mm can be treated into piles
(Klein, 1998).
Microbial depyritization is
defined as a biological catalysis
reduction in the complexity of
chemical sectional elements. The
final product of this reaction
depends on the biological and
physical transformations of coal:
mineralization, grading, bio-
accumulation, polymerization or
co-metabolism.
After applying the classical
coal processing and natural
bacterial leaching, the coal waste
waters, full of metallic ions,
SO2 REDUCTION CONTENT PROCESSES OF THE COAL
Technologies to reduce the SO2 content of coal combustion in power plants 11
pline cu ioni metalici. Sulful disponibil
în cărbune este fie parte a structurii
moleculare a cărbunelui, cum ar fi
pirita (FeS2), fie apare în cantităţi mici
sub formă de sulfat şi sulf elementar
(Klein, 1998, Prayuenyong, 2002).
Comunităţile microbiene evidenţiate în
astfel de medii includ atât grupa
microorganismelor chemotrofice,
implicate în procesele de
biosolubilizare a metalelor, cât şi
grupa de microorganisme heterotrofe
implicate în procesele de biofixare şi
bioacumulare a ionilor metalici.
Dezvoltarea unor astfel de procese
biotehnologice, bazate în principal pe
activitatea microorganismelor
demonstrează eficienţa bioremedierii
mediului poluat cu deşeuri solide şi
substanţe toxice, (Cismaşiu, 2009).
Au fost analizate probe de huilă din
Valea Jiului, lignit din Bazinul Olteniei
şi ape reziduale din avalul depozitelor.
results. The sulfur found is either
part of the coal molecular
structure, such as pyrite (FeS2),
or occurs in small quantities as
elemental sulfur and sulfate
(Klein, 1998, Prayuenyong,
2002). Microbial communities
highlighted in such environments
include both chemotrophic
microorganisms group, involved
in the metals bioleaching process
and heterotrophic group involved
in bioaccumultion and biofixation
processes of metal ions. The
biotechnological processes based
mainly on the microorganisms
activity proves the bioremediation
effectiveness of polluted areas by
solid waste and toxic substances
(Cismasiu, 2009).
Samples of hard coal from Jiu
Valey, lignite from Oltenia Basin,
and waste waters were analyzed.
BIBLIOGRAFIE REFERENCES Cismaşiu, C. M., 2009. The acidophilic microorganisms diversity present in lignite
and pit coal from Paroseni, Halânga, Turceni mines, The Annals of Oradea University, Biology Fascicle, ISSN 1224-5119, XVI/2, p. 60-65
Cismaşiu, C. M., 2010. The taxonomic and physiologic diversity of the acidophilic chemolithotrophic bacteria of the genus Thiobacillus used in ores solubilization processes, Trav. Inst. Spéol. «Émile Racovitza», XLIX, p. 97–112
Kovács, F., 2013. Do climatic causes justify primary fuel rates in eletricity production?, Editorial, Buletin CENTIREM, ISSN 1584-1605, 7, p. 3–16
Klein, J., 1998. Technological and economic aspects of coal biodesulfurisation. Biodegradation, ISSN 0923-9820, 9, p.293-300
Prayuenyong, P., 2002: Coal biodesulphurization processes, Songklanakarin J. Sci. Technol., ISSN 015-3395, 24, p. 493-507
Tomuş, N., Cismaşiu, C. M., 2014. Clean technology for coals desulphuration to reduce SO2 emission from their burning in thermal power plants, Buletin CENTIREM, ISSN 1584-1605, 8, p. 60–64
CRITERII PENTRU UN SISTEM PERFORMANT
12 Tehnologii de reducere a conţinutului de SO2 în vederea arderii cărbunelui în termocentrale
CRITERII PENTRU UN SISTEM PERFORMANT
CRITERIA FOR A SUCCESSFUL SYSTEM
În compoziţia cărbunelui, cel mai
adesea, sulful poate fi identificat sub
două forme: anorganică (pirită sau
marcasită) şi în complexe sulfurice
organice (pirită) şi alte sulfuri metalice
cu ioni solubili (Malik şi colab.., 2001).
Solubilizarea piritei (şi în scopul
desulfurizării) a fost intens studiată la
bacteriile Gram - negative
chemolitotrofe Acidithiobacillus (A.)
ferrooxidans, care utilizează fie ionii
metalici, fie reducerea compuşilor
anorganici de sulf ca singură sursă de
energie (Acharva şi colab., 2004).
Reacţia, dezvoltată în timpul
procesului de solubilizare a piritei, a
fost caracterizată ca un mecanism de
oxidare directă sau indirectă a
substratului anorganic de către
bacteriile chemolitotrofe acidofile care
aparţin genului Acidithiobacillus,
(Johnson, 1999).
O desulfurare reuşită necesită o
atenţie deosebită a parametrilor
biologici (microorganisme şi nutrienţi
specifici), (Monticello şi Finnerty,
1985), mediului fizic (pH, potenţial
redox, temperatură), cărbunelui şi
Most of the sulfur in coal
occurs in two forms: inorganic
(iron pyrite or marcasite) and
organic complexes sulfide (pyrite)
and other metal sulfides with
soluble ions, (Malik et al., 2001).
Pyrite solubilization has been
widely studied in the Gram-
negative chemolithotrophic
Acidithiobacillus (A). ferrooxidans
which uses either ferrous iron or
reduced inorganic compounds
with sulfur as a sole energy
source (Acharva et al., 2004).
The reactions involved in
pyrite solubilization have been
characterized as direct or indirect
mechanisms for oxidation of the
inorganic substrate using the
acidophilic chemolithotrophic
bacteria of the Acidithiobacillus
genus, (Johnson, 1999).
Successful desulphurization
requires attention to biological
parameters (microorganisms and
selective nutrient), (Monticello
and Finnerty, 1985), control of the
physical environment (pH,
CRITERIA FOR A SUCCESSFUL SYSTEM
Technologies to reduce the SO2 content of coal combustion in power plants 13
sursei de provenienţă a acestuia
(Klein, 1998).
Cele mai bune rezultate ale
desulfurării cărbunelui s-au obţinut
prin folosirea combinată a culturilor
Acidithiobacillus thiooxidans şi
Acidithiobacillus ferrooxidans.
Prezenţa altor specii în culturile de
desulfurare s-au dovedit utile în
creşterea nivelului şi randamentului
de desulfurizare a cărbunelui.
Unele dintre aceste specii (inclusiv
specii ale bacteriilor heterotrofe) pot
metaboliza, de asemenea, fragmente
simple de sulf organic, prin
îndepărtarea unui procent redus de
sulf organic rămas în matricea
cărbunelui, (Cismaşiu ş.a., 2007).
temperature, redox potential),
coal and its source, (Klein, 1998).
The best results of coal
desulfurization have been
obtained with mixed cultures of A.
thiooxidans and A. ferrooxidans.
The presence of other species in
the desulfurizing culture has
proven useful in increasing the
level and rate of coal
desulfurization.
Some of these species
(including heterotrophic bacteria)
may also metabolize organic
sulfur moieties, thus degrading a
small percentage of the organic
sulfur remaining in coal matrix,
(Cismasiu et al., 2007).
BIBLIOGRAFIE REFERENCES Acharva, C., Kar, R.N., Sukla, L.B., 2004. Microbial desulfurization of different coals,
Appl. Biochem. Biotechnol., ISSN 0273-2289, 118 (1-3), p. 47-63. Cismaşiu C.M., Teodosiu Popescu G., Cojoc L.R., Ciobanu L., 2007.
Desulphurization coal with microbiological procedures. Capacity Building on the
Ecomining Principle, edited by Stefania E. Deák György Deák p. 402-411. Johnson, D.B., 1999. Importance of microbial ecology in the development of new
mineral technologies, Biohydrometallurgy and the Environment toward the Mining of the 21
st Century – Part B, Procc. Int. Biohydrometallurgy Symp. ISBN 978-0-
444-50193-6, eds. R. Amils and A. Ballester, Madrid, Spain, p. 645-656 Klein, J., 1998. Technological and economic aspects of coal biodesulfurisation.
Biodegradation, ISSN 0923-9820, 9, p.293-300 Malik, A., Dastidar, M.G., Roychoudhury, P.K., 2001. Biodesulphurization of coal:
mechanism and rate limiting factors, J. Environ. Sci Health A Tox Hazard Subst Environ Eng., ISSN 1093-4529, 36 (6), p. 1113-28
Monticello, D.J.,Finnerty W.R.,1985. Microbial desulfurization of fossil fuels, Ann. Rev.Microbiol, 39, p. 371-389
METODE FIZICE
14 Tehnologii de reducere a conţinutului de SO2 în vederea arderii cărbunelui în termocentrale
METODE FIZICE
PHYSICAL METHODS
Desulfurarea cărbunilor prin
procedee fizice, cu impact pozitiv în
protecţia mediului înconjurător (Deák
ş.a., 2005), se referă la punerea în
libertate a minereurilor purtătoare de
sulf, prin măcinarea avansată
(Zlăgnean ş.a., 2007) a cărbunilor la o
fineţe granulometrică maximă de 300
microni, dimensiunea medie a
materialului fiind de cca. 100 microni.
Ponderea cea mai mare a
granulelor de cărbune luat în analiză
este cuprinsă în 50 ÷ 200 microni, fig.1,
(Tomuş ş.a., 2008).
Desulfurization of coal by
physical processes with positive
environmental impact (Deák et al.,
2005), refers to the release of
sulfur-bearing ores by advanced
milling (Zlagnean et al., 2007) of
coal at a fine grain size of 300
microns; the average size of the
material being usually about 100
microns.
The largest percentage of grain
size is 50 ÷ 200 microns, for the
analyzed coal samples, see fig. 1,
(Tomus et al., 2008).
Fig. 1 Analiza granulometrică a cărbunelui măcinat / Granulometric analysis of milled coal
Pentru măcinarea avansată a
cărbunelui s-a folosit moara
centrifugală Retsch ZM 200, fig. 2.
For advanced coal grinding,
the Retsch ZM 200 centrifugal mill
was used, fig.2. nnnnnnnnnnnnnn
PHYSICAL METHODS
Technologies to reduce the SO2 content of coal combustion in power plants 15
Eliminarea sulfului din cărbune s-a
realizat prin procedee de separare
magnetică în câmp intens în mediu
uscat (fig. 3 şi 4) şi umed (fig. 5) prin
separare hidrogravitaţională (Tomuş şi
Cismaşiu, 2014).
Coal removal sulfur was achieved
by magnetic separation processes
of intense field in dry and wet
conditions (fig. 3 and 4) and
hydrogravitational separation, (fig.
5), (Tomuş & Cismaşiu, 2014).
Fig. 2 Moara centrifugală Retsch ZM 200 / Retsch ZM 200 Centrifugal mill
Fig. 3 Separator magnetic tip Leneigrad / Leningrad magnetic separator
Fig. 4 Separator magnetic tip Carpco / Carpco magnetic separator
Fig. 5 Masa de concentrare Wedag / Wedag mass concentrator
BIBLIOGRAFIE REFERENCES Deák, Gy., Baican G., Deák, Şt. E., 2005. Environmental impact of mining and
mineral processing in the EU related to Romania, Environmental friendly policy in mining activities – Proceedings of the First International Seminar: ECOMINING – Europe in the 21st Century, ISBN 973-7681-03-7, eds. Şt. E. Deák and Gy. Deák, Sovata, Romania, p. 29-40
Tomuş, N. ş.a., 2008. Tehnologie curată pentru desulfurizarea cărbunilor în scopul reducerii emisiilor de SO2 la arderea lor în termocentrale, Contr. CEEX 606/2005, Faza 4: Elaborarea tehnologiei de desulfurizare a cărbunilor. Aspecte economice, INCDMRR-ICPMRR Bucureşti
Tomuş, N., Cismaşiu, C. M., 2014. Clean technology for coals desulphuration to reduce SO2 emission from their burning in thermal power plants, Buletin CENTIREM, ISSN 1584-1605, 8, p. 60–64
Zlăgnean, M., Deák, Gy., Deák, Şt. E., Seprödi, Z., 2007. Salt refinement on eco-processing principle, Proceedings of the XII balkan Mineral Processing Congress – BMPC 2007, ISBN 978-960-89228-9-1, ed. G. N. Anastassakis, Delphi, Greece, p.701-705
METODE MICROBIOLOGICE
16 Tehnologii de reducere a conţinutului de SO2 în vederea arderii cărbunelui în termocentrale
METODE MICROBIOLOGICE
MICROBIOLOGICAL METHODS
Izolarea sulfului moderat acidofil
termofil – cu bacterii oxidante de tipul
Acidithiobacillus, s-a efectuat într-un
mediu Waksman (caracterizat printr-un
pH cu valoarea de 4,0) şi într-un mediu
Starkey (caracterizat printr-un pH cu
valoarea de 5,5) cu substrat nutritive şi
substrat energetic format din sulf şi
tiosulfat.
Prezenţa acestor bacterii determină
oxidarea atât a sulfului, cât şi
tiosulfatului, având ca rezultat
descreşterea pH-ului sub nivelul de 4,0
din valoarea iniţială a acestuia,
(Cismaşiu, 2010, Cismaşiu şi colab.,
2015).
Bacteriile chemolitice fier – oxidante
aparţin genului Acidithiobacillus izolate
din perimetrele cu ape miniere
reziduale acide şi sedimente miniere
care conţin metale grele în concentraţii
foarte ridicate, cum sunt cele care
provin de la Baia (judeţul Tulcea, fig. 6)
şi cele de la Valea Seşei (judeşul Alba,
fig. 7), (Cismaşiu, 2010).
Pentru a obţine populaţii de
Acidithiobacillus ferrooxidans din
aceste probe s-a folosit un mediu de
The isolation of the moderate
termophilic acidophilic sulphur -
oxidizing bacteria of the
Acidithiobacillus type, it was
carried out in the Waksman
medium (4.0 pH) and Starkey
medium (5.5 pH) with sulphur and
thiosulphate as nutritive and
energetic substratum.
The presence of these bacteria
determines the oxidizing both the
sulphur and the thiosulphate,
having as a result the decrease
under 4.0 of the initial pH value,
(Cismasiu, 2010, Cismasiu et al.,
2015).
The chemolithotrophic iron-
oxidizing bacteria belongs to the
Acidithiobacillus genus isolated
from acid waters, mine sediments
containing high concentrations of
heavy metals from Baia (Tulcea
County, fig. 6) and Valea Sesei
(Alba County, fig. 7), (Cismasiu,
2010).
In order to obtain populations of
A. ferrooxidans from these
samples, selective liquid culture
MICROBIOLOGICAL METHODS
Technologies to reduce the SO2 content of coal combustion in power plants 17
cultură cu lichid selectiv 9K (mediu
mineral cu pH de 2.5), în care
substratul energetic a fost reprezentat
de sulfat feros, utilizat la concentraţia
optimă de 43,22 g/l, ceea ce
corespunde unei concentraţii de 8,6 g/l
Fe2+. Pentru a realiza izolarea tulpinilor
s-a utilizat mediul agarizat 9K. Coloniile
izolate, care apar reprezentate în
figurile 6 şi 7, se disting prin culoarea
roşu brun, (Cismaşiu, 2004, Cismaşiu
şi colab.., 2009).
medium 9K (mineral medium with
a pH of 2.5) it was used, in which
the energetic substratum was
represented by the ferrous
sulphate in the optimum
concentration of 43.22 g/l, which
corresponds to 8.6 g/l Fe2+. To
isolate strains it was used the 9K
agared medium. Isolated colonies
obtained are colored in brownish
red, (Cismasiu, 2004, Cismasiu et
al., 2009).
Fig. 6 Probă din Valea Seşei (Judeţ Alba) / Sample from Valea Sesei (Alba County)
Fig. 7 Probă din Baia (Judeţ Tulcea) / Sample from Baia (Tulcea County)
Prin această tehnică au fost izolate
10 tulpini şi 8 populaţii de A.
ferrooxidans. În experimentele de
desulfurizare bacteriană a diferitelor
tipuri de cărbune, în care s-au folosit
culturi de A. ferrooxidans, probele de
huilă au provenit de la mina Paroşeni
(judeţul Hunedoara), termocentrala
Turceni (judeţul Gorj), termocentrala
Mintia (judeţul Hunedoara) şi probele
de lignit de la mina Halânga (judeţul
Mehedinţi). În aceste experimente de
desulfurare, s-a realizat pentru cărbune
un raport solid / lichid de 1 ÷ 5 g/100 ml
mediu Leathen, granulometria
cărbunelui fiind de 0,75 mm.
Using these technique 10
strains and 8 populations of A.
ferrooxidans were isolated. In the
experiments of bacterial
desulphurization of different coal
by the cultures of A. ferrooxidans
were used: hard coal from
Paroseni mine, Turceni power
plant, Mintia power plant and
lignite from Halanga mines, as
well. In these experiments of
biodesulfurization coal it was used
the report solid / liquid of 1 ÷ 5
g/100 ml in the Leathen medium,
the granulometry of the coal in the
experiment being of 0.75 mm.
METODE MICROBIOLOGICE
18 Tehnologii de reducere a conţinutului de SO2 în vederea arderii cărbunelui în termocentrale
Experimentele de testare a bio-
desulfurizării probelor de cărbune s-au
efectuat în pahare Erlenmeyer (75 ml)
cu 90 ml din mediul specific şi 10 ml
inoculant, în vârstă de 7 zile. Culturile
bacteriene au fost ţinute la incubator la
temperatura de 280C, pe un agitator
rotativ, pentru o perioadă de 28 de zile,
la 150 rot/min, (Cismaşiu, 2010).
În cadrul experimentelor de
desulfurizare s-au folosit culturi
bacteriene de A. ferrooxidans (9
populaţii), selectate pe baza rezistenţei
lor la concentraţii foarte ridicate de fier
feros (18 g/l Fe2+), Cu2+ and Zn2+ (5000
ppm), (Cismaşiu, 2004, 2010).
Referitor la creşterea eficienţei
procesului de biodesulfurizare a
cărbunelui, experimentele au fost
însoţite de martori chimici şi martori
biologici (pentru populaţia P3, care s-a
distins prin toleranţă scăzută la ioni
metalici). La sfârşitul perioadei de
experimentare s-a determinat
greutatea diminuată a diferitelor
eşantioane de cărbune, ca urmare a
acţiunii exercitate de culturile de A.
ferrooxidans, care oxidează sulful
insolubil în sulfat solubil.
The experiments of testing the
coal biodesulfurization was made
in Erlenmeyer glasses (750 ml)
with 90 ml specific medium and 10
ml inoculums aged 7 days. The
bacterial cultures were incubated
at 280C, on the rotational shaker,
for 28 days at 150 rpm, (Cismasiu,
2010).
In coal desulphurization tests A.
ferrooxidans bacterial cultures (9
populations) were used, selected
for their resistance to high
concentrations of ferrous iron (18
g/l Fe2+), Cu2+ and Zn2+ (5000
ppm), (Cismasiu, 2004, 2010).
Regarding the study of raising
the efficiency of the coal
biosulfurization process, the
experiments were accompanied by
chemical and biological controls
(the P3 population - with a low
resistance to metal ions). At the
end of the experimental period it
was determined the diminished
weight of the different coal under
the action of A. ferrooxidans
cultures, which oxidized sulphur
into soluble sulphate.
MICROBIOLOGICAL METHODS
Technologies to reduce the SO2 content of coal combustion in power plants 19
BIBLIOGRAFIE REFERENCES Cismaşiu, C. M., 2004. The study of acidophilic microbiota from industrial effluents
with acid pH (2.0-4.0) and high concentrations of metallic ions. PhD Thesis, Institute of Biology, Romanian Academy, 300 p, www.ibiol.ro
Cismaşiu, C. M., Popescu-Teodosiu, G., Cojoc, L. R., Ciobanu, L, 2007. Desulphurization coal with microbiological procedures, Capacity Building on the ECOMINING Principles – Proceedings of the Second International Seminar: ECOMINING – Europe in the 21st Century, ISBN 978-973-741-071-9, eds. Şt. E. Deák and Gy. Deák, Sovata, Romania, p. 403-410
Cismaşiu, C. M., Popescu, G., Dumitru, L., Văcăroiu, C., Cojoc, R., Merciu, S., Monea. M., Botez, A., Militaru, C., 2009. Microorganisms involved in the desulphurization process of coal from Turceni and Paroseni mines, Proceedings of the XIII Balkan Mineral Processing Congress, vol. II, ISBN 978-973-677-161-3, eds. S. Krausz, L. Ciobanu, N. Cristea, V. Ciocan, G. Cristea, Bucharest, Romania, p. 642-649
Cismaşiu, C. M., 2009. The acidophilic microorganisms diversity present in lignite and pit coal from Paroseni, Halânga, Turceni mines, Analele Universităţii din Oradea, Fascicula Biologie, Tom. XVI / 2, p.60-65
Cismaşiu, C. M., 2010. The taxonomic and physiologic diversity of the acidophilic bacteria of the genus Thiobacillus used in ores solubilization processes, Trav. Inst. Spéol. ‹‹Émile Racovitza››, t. XLIX, p. 97-112, Bucarest
Cismaşiu, C. M., 2010. The acidophilic chemolitropthic bacteria involved in the desulphurization process of lignite and pit coal from Halanga, Mintia and Petrila mines, Romanian Biotechnological Letters, Vol. 15, No. 5, p. 5602-5610.
Cismaşiu, C. M., Cioboiu O., Cîrstea D.M., Pahontu J.M., Stefanescu M.C., 2015. Structural and functional characteristics of microorganisms involved in processes of metal ions controlled bioreduction in order to reconstruct biocenotic structure. The Scientific International Conference „The Museum and Scientific Research”, Craiova, vol.2, Tom 31, ISSN 1454-6914, p. 176-162.
REZULTATE
20 Tehnologii de reducere a conţinutului de SO2 în vederea arderii cărbunelui în termocentrale
REZULTATE
RESULTS
În urma testelor privind posibilităţile
de desulfurizare a cărbunilor prin
procedee fizice se pot reţine
următoarele rezultate. Pentru punerea
în libertate a mineralelor cu sulf
anorganic (sulfuri, sulfaţi) s-a procedat
la o măcinare avansată a cărbunilor,
obţinându-se o granulometrie medie a
materialului de 100 microni, cu o fineţe
maximă de 300 microni şi cu ponderea
cea mai ridicată a claselor
granulometrice din intervalul 50 ÷ 200
microni.
Testele de eliminare a sulfului s-au
realizat prin procedee de separare
magnetică în câmp intens, în mediu
uscat şi în mediu umed au permis o
eliminare a sulfului anorganic din
cărbune, astfel:
- aproximativ 10% în cazul huilei
provenită de la Paroşeni (judeţul
Hunedoara),
- aproximativ 10% în cazul lignitului
provenit de la Turceni (judeţul
Gorj),
- aproximativ 38% în cazul lignitului
de la termocentrala Halânga
(judeţul Mehedinţi).
After testing the coal
desulfurization possibilities by
physical processes, the following
results are relevant. An advanced
milling of the coal was performed
to release the minerals with
anorganic sulfur (sulfides,
sulfates), for the material average
granulometries of 100 microns,
material average fineness of 300
microns and the largest weight of
material being between 50 and
200 microns.
Tests of sulfur removal by
magnetic separation processes in
intense field in dry and wet
conditions allowed an inorganic
sulfur removal of from coal, as
follows:
- about 10% for hard coal of
Paroseni thermal power plant
(Hunedoara County),
- about 10% for lignite of
Turceni thermal power plant
(Gorj County),
- about 38% for lignite of
Halanga thermal power plant
(Mehedinti County).
RESULTS
Technologies to reduce the SO2 content of coal combustion in power plants 21
Prin procedeul de separare
magnetică se elimină şi o parte din
mineralele anorganice cu fier feros din
cărbune, fapt observat prin creşterea
conţinutului de ppc (pierderi prin
calcinare) la fiecare sort.
La separarea hidrogravitaţională se
poate constata o extracţie a sulfului
anorganic de aproximativ 25 ÷ 30 % în
concentratul şi mixtele rezultate în
urma separării. În acest caz se
remarcă şi o îmbunătăţire a calităţii
cărbunelui în sensul creşterii
conţinutului de ppc în sterilul mesei,
dar şi o pierdere de cărbune în mixtul 2
de la separarea gravitaţională de până
la 15 ÷ 20 %.
În urma testelor privind posibilităţile
de desulfurizare a cărbunilor prin
procedee microbiologice s-au obţinut
următuarele rezultate.
Rezultatele comparative privind
eficienţa biooxidării sulfului anorganic
din huilă / lignit la raporturile solid/lichid
testate, în prezenţa culturilor
bacteriene de A. ferrooxidans au
ilustrat că populaţia P7 a biooxidat
procentele cele mai mari de sulf
anorganic.
Creşterea cantităţii de cărbune de la
5 g la 10 g a determinat creşterea
eficienţei oxidării bacteriene a
cărbunelui, fapt evidenţiat prin
solubilizarea unor procente crescute de
sulf anorganic, care ajung la 66 % la
huilă şi 78 % la lignit.
By magnetic separation
process a part of the inorganic
minerals with ferrous iron from coal
is also removed; one can notice
the increase of the losses through
calcination (ppc) for each sort.
Hydrogravitational separation
has an inorganic sulfur extraction
of about 25 ÷ 30 % in the
concentrate and resulted
composite. In this case, a better
quality of coal, in terms of ppc
content increasing in the sterile
mass, is also noticed as well as a
loss of coal in the mix 2, up to 15 ÷
20 %, as result of gravity
separation.
After testing the coal
desulfurization possibilities by
microbiological processes, the
following results are relevant.
The comparative inorganic
sulfur biooxidation efficiency of
hard coal / lignite at tested solid /
liquid ratio, in the presence of A.
ferrooxidans, have shown that the
P7 population biooxidized the
highest percentage of inorganic
sulfur.
The carbon amount increasing
from 5 g to 10 g efficiencies the
bacterial oxidation of coal,
demonstrated by the solubilization
high percentage of inorganic
sulfur, which amount 66 % for hard
coal and 78 % for lignite.
REZULTATE
22 Tehnologii de reducere a conţinutului de SO2 în vederea arderii cărbunelui în termocentrale
În experienţele de oxidare a
cărbunelui cu culturi de A. ferrooxidans
se observă o diferenţă semnificativă
între procentele de biooxidare a sulfului
anorganic ale celor trei eşantioane de
concentrate, fapt evidenţiat de
concentraţia de sulf existent în
cărbune.
Astfel, la un conţinut de solid de 2 ÷
3 g/100 ml în tulbureală, cantităţiile
cele mai crescute de sulf anorganic
oxidat în cărbune (58,72 % ÷ 77,10 %)
s-au obţinut în prezenţa populaţiei P7.
Biooxidarea sulfului anorganic din
lignit (mina Halânga) şi din huilă
(termocentrala Mintia) pentru valori
diferite ale raportului solid / lichid (5
g/100 ml ÷ 10 g/100 ml) în prezenţa
culturilor bacteriene de A. ferrooxidans
în condiţii de agitare continuă sunt
prezentate figurile 8, (Cismaşiu ş.a.,
2007, 2015).
Adaptarea populaţiei de A.
ferrooxidants la concentraţii mai mari
de sulfat feros (18 g/l Fe2+) a
determinat o eficienţă mai mare a
desulfurizării lignitului, cu valori
cuprinse între 63,10 şi 88,46 %. De
asemenea, creşterea raportului solid /
lichid de la 5 g/100 ml la 10 g/100 ml a
detremniat creştere a eficienţei
procesului de biodesulfurizare a
cărbunelui cu 57,30 ÷ 76,41 % pentru
huilă şi 72,21 ÷ 82,50 % pentru lignit.
The coal oxidation tests with A.
ferrooxidans cultures show a
significant difference between the
percentages of bio-oxidation of
inorganic sulfur in the three types
of concentrates, as evidenced by
the concentration of existing sulfur
coal.
Thus, at a solids content of 2 ÷
3 g/100 ml of slurry, the highest
amounts of oxidized inorganic
sulfur of coal (58.72 % ÷ 77.10 %)
is due to the P7 population.
Figures 8 show the sulfur bio-
oxidation of lignite (Halanga mine)
and hard coal (Mintia thermal
power plant) for different values of
the solid / liquid ratio (5 g/100 ml ÷
10 g/100 ml) in the presence of A.
ferrooxidans bacterial cultures,
under continuous agitation,
(Cismaşiu et al, 2007, 2015).
Adaptation of A. ferrooxidans
population at higher ferrous
sulfate concentration (18 g/l Fe2+)
determined a higher efficiency of
lignite desulphurization between
63.10 ÷ 88.46%. Also, raising the
solid / liquid ratio from 5 g/100 ml
to 10 g/100 ml determined the
increasing of the coal
biodesulphurization efficiency of
57.30 ÷ 76.41 % for hard coal
and 72.21 ÷ 82.50 % for lignite.
RESULTS
Technologies to reduce the SO2 content of coal combustion in power plants 23
Fig. 8 Rezultatele comparative privind corelaţia dintre pierderea masică a cărbunelui şi conţinutul de sulf anorganic în prezenţa populaţiei de A. ferrooxidans /
Comparative results: coal mass loss vs. inorganic sulphur content by A. ferrooxidans population activity
Analizele comparative privind
eficienţa testelor de biooxidare a
sulfului anorganic din lignit la un raport
de solid/lichid între 5 ÷ 10 g/100ml în
prezenţa populaţiilor de A. ferrooxidans
au arătat că cele mai ridicate procente
de desulfurizare a cărbunelui au fost
obţinute în prezenţa populaţiei P7 care
a oxidat sulful din cărbune în proporţie
de 63,10 ÷ 82,50 %.
Rezultatele comparative, privind
eficienţa procesului de desulfurizare a
cărbunelui în prezenţa culturilor
bacteriene de A. ferrooxidans, au
indicat faptul că populaţia P7 (cu
rezistenţă crescută la FeSO4) a oxidat
cele mai mari procente de sulf din huilă
(54,78 ÷ 63,10 %), (Cismaşiu, 2010,
2015).
The comparative analyses of
the inorganic sulfur biooxidizing
efficiency from coal at solid / liquid
ratios of 5 ÷ 10 g/100 ml in the
presence of the A. ferrooxidans
populations showed the highest
percentages of desulphurization in
the presence of the P7 population
which oxidized the sulfur from the
coal in range of 63.10 ÷ 82.50 %.
The comparative results of the
lignite desulphurization efficiency
in the presence of A. ferrooxidans
bacterial cultures illustrated that
the P7 population (with higher
resistance at FeSO4) oxidized the
highest percentages of sulfur from
hard coal (54.78 ÷ 63.10 %),
(Cismaşiu, 2010, 2015).
REZULTATE
24 Tehnologii de reducere a conţinutului de SO2 în vederea arderii cărbunelui în termocentrale
Culturile A. ferrooxidans, utilizate în
experimentele de biooxidare a sulfului
anorganic din probele de cărbune de la
Turceni şi Paroşeni, au fost selectate
pe baza capacităţii lor de a oxida sulful
anorganic în prezenţa unor cocentraţii
ridicate de ioni metalici. Astfel, în
vederea creşterii eficienţei procesului
de desulfurizare bacteriană a
cărbunelui, populaţia P9 de A.
ferrooxidans se consideră tulpină de
referinţă, datorită sensibilităţii crescute
la concentraţii ridicate de sulfat de fier
(10 ÷ 18 g/l) din mediul de cultură.
Biooxidarea sulfului anorganic la cele
două probe de cărbune, de la Paroşeni şi
Turceni, la diferite raporturi solid / lichid
(5 ÷ 10 g/100 ml), în prezenţa culturilor
de A. ferrooxidans în condiţii de agitare
continuă sunt prezentate în figurile 9,
(Cismaşiu, 2009).
The A. ferrooxidans cultures,
used in tests of inorganic sulfur
bio-oxidizing for two coal types
(Turceni, Paroseni) were selected
for their capacity to oxidize the
inorganic sulfur in the presence of
metal ions higher concentrations.
In order to raise the efficiency of
the coal bacterial desulphurization
process, the P9 population of A.
ferrooxidans is a reference strain,
due to its sensitivity at high
concentrations of ferrous sulphate
(10 ÷ 18 g/l) in the culture medium.
The inorganic sulfur biooxidizing
of two coal types at different solid /
liquid ratios (5 ÷ 10 g/100 ml) in the
presence of A. ferrooxidans cultures
and continuous stirring are
presented in Figures 9, (Cismaşiu,
2009).
Fig. 9 Rezultate comparative privind pierderea de masă în conţinutul de cărbune şi sulf anorganic prin activitate microbiană (populaţie A. ferrooxidans) /
Comparatively results regarding the loss of coal mass and inorganic sulphur content by microbial activity (A. ferrooxidans populations)
RESULTS
Technologies to reduce the SO2 content of coal combustion in power plants 25
După experimentarea biooxidării
sulfului anorganic din concentratul de
cărbune, la densitatea solidului de 5
g/100 ml şi 5 g/100 ml, s-a observant
că poplaţia P7 a determinat o eficienţă
mai mare de desulfurizare în cărbune,
în acelaşi interval de timp, ca o
consecinţă a toleranţei crescute a
acestor culturi bacteriene pentru ionii
metalici de tip Fe2+, Cu2+ şi Zn2+ în
soluţie.
Experimentele de desulfurizare a
cărbunelui cu ajutorul culturilor A.
ferrooxidans la diferite raporturi solid /
lichid au arătat faptul că la un conţinut
de solid de 5 g/100 ml şi 10 g/100 ml s-
a obţinut o eficienţă ridicată a bio-
oxidării sulfului din cărbune, atingând
valori de 75 ÷ 95 %.
Analizele comparative privind
eficienţa testelor de biooxidare a
sulfului anorganic din huilă de la
Turceni, la un raport de solid/lichid
între 5 ÷ 10 g/100ml în prezenţa
populaţiilor de A. ferrooxidans au arătat
că cele mai ridicate procente de
desulfurizare a cărbunelui au fost
obţinute în prezenţa populaţiei P7 care
a oxidat sulful din cărbune în proporţie
de 60 ÷ 95 %, (Cismaşiu ş.a., 2009,
2015).
After the inorganic sulfur bio-
oxidation testing, for the coal
concentrate at the solid density of
5 g/1 00 ml and 8 g/100 ml, the P7
population has determined a
higher coal desulphurization
efficiency in the same time interval,
a consequence of the higher
tolerance of these bacterial
cultures to metal ions of Fe2+, Cu2+
and Zn2+ in solution.
The coal desulphurization
experiments with A. ferrooxidans
cultures for different solid / liquid
ratios showed that a solid density
of 5 g/100 ml and 10 g/100 ml it
get a higher efficiency of sulfur
biooxidizing from coal, getting
percentages of 75 ÷ 95 %.
The comparative analyses of
inorganic sulfur biooxidizing
efficiency of the Turceni hard coal
at solid / liquid ratios between 5 or
10 g/100 ml, in the presence of the
A. ferrooxidans populations,
showed the highest percentages of
coal desulphurization in the
presence of the P7 population,
oxidizing the inorganic sulfur from
coal at a rate of 60 ÷ 95 %,
(Cismaşiu et al., 2009, 2015).
REZULTATE
26 Tehnologii de reducere a conţinutului de SO2 în vederea arderii cărbunelui în termocentrale
BIBLIOGRAFIE REFERENCES Cismaşiu, C. M., 2007. Desulphurization coal with microbiological procedures,
Capacity Building on the ECOMINING Principles – Proceedings of the Second International Seminar: ECOMINING – Europe in the 21st Century, ISBN 978-973-741-071-9, eds. Şt. E. Deák and Gy. Deák, Sovata, Romania, p. 403-410
Cismaşiu, C. M., Popescu, G., Dumitru, L., Văcăroiu, C., Cojoc, R., Merciu, S., Monea. M., Botez, A., Militaru, C., 2009. Microorganisms involved in the desulphurization process of coal from Turceni and Paroseni mines, Proceedings of the XIII Balkan Mineral Processing Congress, vol. II, ISBN 978-973-677-161-3, eds. S. Krausz, L. Ciobanu, N. Cristea, V. Ciocan, G. Cristea, Bucharest, Romania, p. 642-649
Cismaşiu, C. M., 2015. Biochemical features of acidophilic bacteria involved in the biodegradation process of organic and inorganic compounds. In: Scientific Bulletin, Series F. Biotechnologies , vol. XIX, University of Agronomic Sciences and Veterinary Medicine of Bucharest „Agriculture for Life, Life for Agriculture”, ISSN 2285-1364, p. 213-218.
Cismasiu, C.M., Pahontu, J.M., Stefanescu, M.C., Cirstea, D.M., 2015. Researches concerning the efficiency of microorganisms involved in the development of biotechnologies to reduce the concentrations of heavy metallic ions.The International Conference “ Agri – Food Sciences, Processes and Technologies”, AGRI-FOOD XXV Sibiu, 24-25 mai 2015, p. 21-27.
Tomuş, N., Cismaşiu, C. M., 2014. Clean technology for coals desulphuration to reduce SO2 emission from their burning in thermal power plants, Buletin CENTIREM, ISSN 1584-1605, 8, p. 60–64.
FUTURE PROSPECTS
Technologies to reduce the SO2 content of coal combustion in power plants 27
PERSPECTIVE
FUTURE PROSPECTS
Bacteriile chemolithotrofe acidofile
sunt foarte importante în dezvoltarea
strategiilor tehnologice de remediere a
perimetrelor industriale contaminate din
ţara noastră, datorită activităţii
metabolice versatile în condiţii extreme
de mediu.
Spre deosebire de alte extremofile
cu activitate oxidativă maximă, la
temperaturi ridicate şi adâncimi mari,
bacteriile chemolithotrofe acidofile
realizează această activitate la pH
scăzut şi la 28 ÷ 300C, respectiv
temperatura de la suprafaţa drenajului
acid în zonele minei de cărbune şi
termocentralei Mintia, precum şi în
zonele adiacente acesteia.
Potenţialul de bioremediere al
bacteriilor chemolithotrofe acidofile (de
exemplu: toleranţa la concentraţii
crescute de ioni metalici) este ridicat şi
necesită aprofundare în continuare,
pentru dezvoltarea tehnologiei
microbiene de decontaminare
industrială la nivel de staţie pilot.
Este foarte importantă identificarea
unei game mai largi de parametrii
fizico-chimici optimi în care A.
Acidophilus chemolithotrophic
bacteria are very important in
developing the technological
strategies for remedying polluted
Romanian industrial areas due to
the versatile metabolic activity for
extreme environmental conditions.
Unlike other extremophiles with
maximum oxidative activity, at high
temperatures and depths, the
acidofile chemolithrophe bacteria
carry out the work at low pH and
28 ÷ 300 C, parameters of the acid
drainage surface in the nearby of
the coal mining perimeter and
Mintia thermo power plant, as well
as the adjacent areas
The bioremediation potential of
acidofile chemolithrophe bacteria
(e.g. tolerance to high
concentrations of metal ions) is
high and requires further study to
develop microbial decontamination
technology at the level of local
industrial pilot plant.
It is very important to identify a
wider range of optimal physical
and chemical parameters that A.
PERSPECTIVE
28 Tehnologii de reducere a conţinutului de SO2 în vederea arderii cărbunelui în termocentrale
ferrooxidans prezintă cea mai mare
activitate enzimatică, în condiţii
extreme de mediu, precum şi şanse de
succes în implementarea acestor
rezultate prin programe de
reconstrucţie ecologică a zonelor
afectate din perimetrele miniere
carbonifere reprezentative din
România.
Rezultatele obţinute reprezintă
premize favorabile pentru aplicaţii
biotehnologice de success în domenii
de cercetare interdisciplinare, cu
scopul:
- creşterii eficienţei proceselor de
biooxidare, bioacumulare a
ionilor metalici, biofixare,
- mineralizării prin procedee
combinate fizice şi
microbiologice,
- reconstrucţiei biotopului specific
zonelor contaminate industrial în
diferite areale (ioni metalici şi
cenuşi).
Alte domenii de utilizare ale
tehnologiei microbiene aplicate pe
cărbune sunt:
- recuperarea ionilor metalici cu
valoare economică ridicată (de
exemplu: Au2+, Ag2+, Cu2+, Fe2+,
Al2+), în soluţie şi în deşeu solid;
- industria farmaceutică şi
cosmetică.
ferrooxidans shows the highest
enzyme activity, in extreme
environmental conditions, and
chances of success in
implementing these results in
ecological restoration programmes
of the affected coal mining
perimeters, representative in
Romania.
The results are favorable for
biotechnological applications
success in the field of
interdisciplinary research,
meaning:
- increasing the efficiency of
biooxidation, metal ions
bioaccumulation, biofixation,
- mineralization by physical
and microbiological
combined processes,
- specific biotope restoration
of industrial contaminated
sites in different areas (e.g.
metal ions and ashes).
Other areas for using the coal
applied biotechnology are the
following:
- recovery of metal ions with
high economic value (e.g.:
Au2+, Ag2+, Cu2+, Fe2+, Al2+),
in solution and solide waste,
- pharmaceutical and
cosmetic industry.
ACKNOWLEDGMENT
Technologies to reduce the SO2 content of coal combustion in power plants 29
RECUNOAŞTERE
ACKNOWLEDGMENT
Cercetările au fost finanţate prin Programul Naţional Cercetare de Excelenţă CEEX,
în cadrul Proiectului 606/2005:
„Tehnologie curată pentru desulfurizarea cărbunilor în vederea reducerii emisiilor de SO2 la arderea lor în termocentrale”
şi realizate în laboratoarele:
Institutului de Biologie Bucureşti al Academiei Române, Departamentul de Microbiologie
The researches were funded by the Excellence Research National Programme - CEEX,
in Project No. 606/2005:
”Clean technology for coal desulphuration to reduce SO2 emissions from their burning in thermal power plants”
and performed in the:
Institute of Biology Bucharest of Romanian Academy, Department of Microbiology
şi
Institutului Naţional de Cercetare – Dezvoltare pentru Metale şi Resurse Radioactive – ICPMRR Bucureşti, Laboratorul de Tehnici şi Tehnologii de Procesare a Resurselor Minerale
and
R&D National Institute for Metals and Radioactive Resources – ICPMRR Bucharest, Lab of Mineral Resources Processing Techniques and Technologies
Autorii mulţumesc colaboratorilor lor
tradiţionali din cadrul Universităţii din
Petroşani.
The authors thank their traditional
collaborators of the University of
Petrosani.
DISEMINARE
30 Tehnologii de reducere a conţinutului de SO2 în vederea arderii cărbunelui în termocentrale
MASĂ ROTUNDĂ
INDUSTRIA MINIERĂ ŞI MEDIUL
ÎNCONJURĂTOR
Instrumente şi practici
Centrul de Informare Tehnologică pentru Resurse Minerale - CENTIREM
27 noiembrie 2013, BUCUREŞTI
Studiul posibilităţilor de desulfurizare a cărbunilor prin procedee microbiologice
Carmen Mădălina Cismaşiu,
Elena Simona Neagu
Lucia Roxana Cojoc,
Gabriela Teodosiu,
REZUMAT: Pentru aplicarea procedeelor microbiologice de desulfurizare a cărbunilor s-au efectuat teste de reducere a concentraţiei sulfului din probe de huilă provenite din Valea Jiului (Paroşeni), probe de lignit de la termocentrala Turceni şi probe de lignit provenite de la termocentrala Hălânga. În aceste testări s-au utilizat tulpini bacteriene heterotrofe neutrofile izolate din aceleaşi probe de cărbune şi tulpini chemolitotrofe acidofile. În experienţele de solubilizare a sulfului piritic din cărbune s-au utilizat culturi chemolitotrofe de Acidithiobacillus ferrooxidans (9 populaţii), izolate din ape şi sedimente miniere de la Valea Şesei (jud. Alba) şi Baia (jud. Tulcea), selecţionate pe baza rezistenţei la concentraţii crescute de fier feros (18 g/l), cupru şi zinc (3000 ppm). Eşantioanele de cărbune luate în studiu au fost utilizate ca substrate energetice, pentru creşterea culturilor de A. ferrooxidans în mediu Leathen. Studiile efectuate au urmărit tratarea eşantioanelor de cărbune cu culturi de A. ferrooxidans pentru solubilizarea sulfului piritic şi stabilirea parametrilor optimi pentru desfăşurarea acestui proces microbiologic. Rezultatele comparative privind eficienţa biooxidării sulfului din huilă/lignit la raporturile solid/lichid testate au evidenţiat că populatia P7, tolerantă la 18 g/l Fe
2+, a biooxidat procentele cele mai
mari de sulf anorganic. Creşterea cantităţii de cărbune de la 5 g la 10 g a determinat creşterea eficienţei oxidării bacteriene a cărbunelui, fapt evidenţiat prin solubilizarea unor procente crescute de sulf anorganic, care ajung la 66 % la huilă şi 78 % la lignit. În experienţele efectuate s-a observat o diferenţă semnificativă între procentele de biooxidare a sulfului anorganic ale celor trei tipuri de eşantioane, fapt evidenţiat de concentraţia de sulf anorganic existent în cărbune.