Islom karimov nomidagi toshkent davlat texnika univyersiteti

Mavzu: Kirish. Foydali qazilmalar biotexnologiyasi
Reja

1. 
   O‘zbekistonda foydali qazilmalarni biotexnologik qayta ishlash istiqbollari
   
2. 
   Metallar biotexnologiyasi.
   
3. 
   Foydali komponentlarni ishqorlab ajratish
   

Mustaqil O‘zbekiston sharoitida sanoatning tezkor rivojlanishi, foydali qazilmalarning har-xil turlarini ko’p miqdorda ishlatilishiga olib kelmoqda. Ayniqsa rangli va nodir metallar iste’mol qilinishi ko’paymoqda, bunga qo’shimcha, ularning sanoat miqyosidagi zaxiralari keskin kamaymoqda. Tarkibida metall miqdori kamaygan, ya’ni ishlatishga zarur emas rudalarni qayta ishlash yoki boyitish, ularning ko’p miqdorda qayta ishlanilishini taqozo etadi. Bu esa metall ishlab chiqarishdagi tannarxni sezilarli darajada oshiradi. Bularga e’tiboran, kon-metallurgiya kombinatlariga, tannarxni ustirmaslik uchun, tarkibida metall kam rudalarni qayta ishlash uchun, kam xarajatli va samarali usullar texnologiyasini topib, ularni qullash tavsiya etiladi. Bundaylarga gidrometallurgik, va ayniqsa bakterial-kimyoviy usullar to’g‘ri keladi.

Kam chiqindili va chiqindisiz texnologiyalarni qo’llab, ularni mukammallashtirib mineral xom-ashyo resurslarini kompleks qayta ishlashdagina sanoatning kerakli metallar bilan ta’minlanishiga olib kelish mumkin.

Tog‘-kon sanoatida mehnat qiluvchi metallurglar, geoximik, biotexnologlar, mikrobiologlarning va boshqa mutaxassislarning diqqatini tortuvchi masala, biogidrometallurgiya, yoki biogeotexnologiya bo’lib qolmoqda. Biogidrometallurgiya oxirgi vaqtlarda gidrometallurgiyaning eng samarali yunalishi deb xisoblanmoqda, uning iqtisodiy kam chiqimliligi va ekologik tozaligi, mineral xom ashyoning xar-xil turlarini qayta ishlashda qo’llash imkoniyatlari, xozirgi kunda chet ellarda ishlatiladigan, zararli pirometallurgik usullarini almashtirishda qo’llanilishi mumkin.

Rangli, nodir va qimmatbaho metallarni ajratib olishda biogidro-metallurgik usullarni xozirgi kunda qator mamlakatlar qo’llamoqda. Bular jumlasiga Avstraliya, AQSh, Kanada, Rossiya, Gana, Ispaniya, Polsha, Bolgariya, Chili, Argentina, Xitoy va boshqalar kiradi.

O‘zbekiston Respublikasi dunyo buyicha birinchi oltin oluvchi mamlakatlar untaligiga kiradi, va uning maydonida bir nechta yirik konlar mavjud (Kukpatas, Daugiztov, Zarmitan, Biron, Omontoytov va h.), ularning rudalari qayta ishlash uchun ishlab chiqarishda samarali usullar va texnologiyalar yuqligi uchun qo’llanilmagan edi. Lekin bu yunalishda, sulfid minerallarini biotexnologik qayta ishlash borasida ilmiy tadqiqot izlanishlar keng kulamda, intensiv ravishda olib borilmoqda edi.

Sobiq Ittifoq davrining 1970-chi yillarida O‘zbekiston Respublikasida akademik A.S.Sodiqov tashabbusi bilan O‘zFA ning Mikrobiologiya institutining professori Sagdieva M.G. boshchiligida O‘zbekiston hududining barcha ishlab turgan va ochilish arafasidagi konlarining kimyoviy va mineralogik hususiyatlari urganilib va shuning bilan birga, ularning tarkibidagi mikroorganizmlar assotsiatsiyalari va guruhlari ajratib olinib muzey tuplamlari yig‘ilib urganila boshlandi. Shu yusinda O‘zbekistonda biogidrometallurgiyaga asos solindi.

2008 yilda Navoiy kon-metallurgiya kombinatida (NKMK) ishlab chiqarish jarayoniga biogidrometallurgik texnologiya VIOX uchinchi gidrometallurgik zavodida (GMZ-Z) Uchquduqdagi Kukpatas va Daugiztov konlarining oltinmishyakli sulfid minerallarini qayta ishlashga moslashgan qurilma ishga tushdi.

Metallar biotexnologiyasi–bu mikroorganizmlar, yoki ularning metabolitlari yordamida metallarni rudalardan, kon jinslaridan, konsentratlardan, yoki eritmalardan ajratib olishni o’rganadigan fan. Uning asoslari:

1. Biogidrometallurgiya, yoki metallarni bakterial oksidlash.

2. Rudalarni boyitish.

3. Eritmalardan metallarni biosorbsiyalash (cho’ktirish).

Bakterial oksidlash usullari mineral xomashyoni qayta ishlashda ilmiy-texnik taraqqiyotning zamonaviy yunalishlaridan biri bo’lib, xomashyoni kompleks ravishda ishlatishga imkon yaratib, hamda atrof muhitni himoyalab qoladi.

Moddalar almashinuvidagi bakteriyalar roli oldindan ma’lum bo’lib, ularning ishtiroki faqatgina tabiatdagi xar-xil organik birikmalarni parchalashga yunaltirilgan deb qaratilardi. Xozirgi vaqtda aniqlangan 2500 xil mikroor-ganizmlar turlaridan kuplari, anorganik moddalarni parchalab va sintezlabgina qolmay, yerning geoximik jarayonlarida faol ishtirok etishadi. S.N. Vinogradskiy tomonidan xemosintez jarayoni ixtiro qilinib–bu mikroorga-nizmlar tomonidan karbonat angidridining avtotrof iste’mol etilishi, anorganik moddalarning oksidlanishi, mikroorganizmlarning geoximik jarayonlardagi faoliyatini urganadigan tadqiqotlarni olib borishga keng yo’l ochib berdi.

Bakteriyalar «...biosferada moddalarni parchalab, parchalardan yangi moddalarni sintezlab, nihoyatda ulkan geoximik faoliyat olib borishadi. Ularning roli uglerod, oltingugurt, azot, temir, marganets tarixida nixoyatda ulkan, mumkin, mikroorganizmlar planetamizning boshqa ko’p elementlarining almashinuvida xam ishtirok etishadi» deb yozardi, biogeoximiya faning asoschisi–fandagi mikroorganizmlarning geoximik jarayonlardagi roli xaqida V.I. Vernadskiy. «...ular planetamizdagi elementlar oqimlarini tuxtovsiz ravishda shakllantirib, moddalarning biogen O’zgarishini ta’minlashadi». Ulug‘ rus mikrobiologi B.L.Isachenko xam mikroorganizmlarning tabiatdagi ulkan faoliyati xaqida ta’kidlardi: «Mikroblar tabiatning muvozanatini buzuvchilar. Ularning son-sanoqsiz miqdori tuxtamasdan, balki butun Mendeleev elementlar jadvalini xavotirga solishdir». Xaqiqatdan xam, mikroorganizmlar 60–ta elementlarning moddalarga yig‘ilishi, parchalanishi, va tarqalishida ishtirok etib, Yerosti suvlarining kimyoviy tuzilishi, oltingugurt, temir rangli va nodir metallarning konlarining paydo bulish genezisida O’zgarishlar olib keladi.

1921-22 yillarda birinchi tadqiqotlar olib borilib, ularda aniqlanmagan oltingugurt oksidlovchi mikroorganizmlar turlari, pirit va sfalerit minerallarining oksidlanishidagi ishtiroki aniqlandi. Shu vaqtlar ichida Vaksman va Djoffi tomonidan avtotrof atsidofil mikroorganizmlari aniqlanib, ular oltingugurt va uning tiklangan moddalarini oksidlab sulfat xolatigacha olib borishini aniqlashdi.

1947 yilda Xinkel va Kolmer tomonidan kumir shaxtalarining sizot kislotali suvlaridan G‘arbiy Virdjiniyada (AQSH) ikki valentli temirni uch valentliga oksidlovchi mikroorganizmlar aniqlandi. Lekin rudalar va tog‘ jinslaridan metallarni ajratib olish uskunalari XVΙ asrda paydo bo’lib (Vengriya, Germaniya, Ispaniya) va faqatgina 1958 yilga kelib Bingam Kanonida (AQSH), mikroorganizmlar ishtirokida tudadagi misning bakterial oksidlanish jarayoni uchun birinchi patent olindi. Bakteriyalarning ulkan axamiyati, ularning oltingugurt, temir, sulfid va marganets rudalari konlari va h.k. geokimyoviy paydo bulishi va buzilishidagi ishtiroki o’lkamizning va chet el olimlarining ilmiy tadqiqotlari bilan tasdiqlangan

Geologik mikrobiologiya fani mikroorganizmlarning kimyoviy elementlarning biosferadagi almashinuvidagi axamiyati xaqidagi teoretik fandan, uzidagi katta teoretik fundament bilan texnologik fanga aylandi. Ushbu hodisa foydali qazilmalar konlaridagi mikrobiologik jarayonlarning keskin intensiv ravishda kechishi bilan amaliy maqsadlarda foydalanishga olib keldi.

Biotexnologiya fani metallarni nafaqat qattiq mineral jismlardan bakterial oksidlash va emirtirib ajratish usuli bilan shug‘ullanadi, balki sanoat Eritmalaridan va oqava chiqindilaridan ajratish bilan ham shug‘ullanadi. Metallar biotexnologiyasining asosiy kiymati atrof muhitga minimal ta’sir etish, yoki umuman zararsizlantirmaslikdan iborat.

Xozirgi kunda biotexnologik jarayonlarning ilmiy asoslari ishlab chiqarib qolmay, balki sanoat sohasida sinalib idishdagi bakterial oksidlash qurilmalari ishlamoqda.

Zamonaviy sanoat soxasining ko’p jabxalarida mikroorganizmlarni qullash tobora keng yoyilmoqda. Ko’pgina mikroorganizmlar turlari yerning tagida, dengiz va okean tublarida foydali qazilmalar resurslarini shakllantirishda faol ishtirok etmoqda. Haqiqatdan ham dengiz va okeanlar tubida temir, marganets, mis, nikel, kobalt va h. elementlarning konlari mavjud. Bakteriyalar ushbu rudalarning emirilishida, oksidlanishida va ajratib olinishida ishtirok etib odamzodga katta foyda keltirmoqdalar.

Tabiatda mikroorganizmlar ishtirokisiz hech bir jarayon kechmaydi, ular atrofimizdagi biosferani saqlab, chiritish va h. jarayonlarni tezlatishadi.

Mikroblar aholining suvga, havoga va ozuqa muhitlariga bo’lgan talablarini qondirishadi. Yer tarkibidagi kislorodning 70%-ni fitoplankton berishi aniqlangan–bular jahon okeanining yuza qatlamidagi suv o’tlari. Fitoplankton bunga qo’shimcha suvni zararsizlantiradi ham.

Bakteriyalar yerning unumdorligini oshirib, yiliga havodan tuproqqa 100 mln. tonnaga yaqin azotni o’tkazadi. Mikroorganizmlarsiz madaniy o’simliklarning rivojlanishi va usishini tasavvur qilish qiyin.

Bakteriyalarning ayrim turlari o’zlarining xujayralarida juda ko’p miqdorda og‘ir metallar va boshqa zaharli kimyoviy moddalarini yig‘ib boshqa tur organizmlarining bezarar yashashiga muhit yaratishadi. Boshqalari esa yashash jarayonida rangli metallarni xujayralarida yig‘ib chukmaga tushrishadi, va buning bilan sanoat chiqindilarini tozalashadi. Bakteriyalar xar-xil muhitlarda yashashi mumkin. Ayrimlari kuchli zaharli moddalar atrofida erkin yashashadi, masalan sian kislota tuzlari, mishyak birikmalari va h. Odam tanasi uchun zararli bulgan radiatsiyaning 2000 ming barobar baland miqdorida atom reaktorlarida yashovchi bakteriyalar aniqlangan, 100^oC temperaturada ham yashovchi bakterialar turlari mavjud.

Mikroorganizmlarning geologik foydali qazilmalarda borligi va axamiyati S.N. Vinogradskiy, V.I. Vernadskiy va boshqa olimlar ishtirokida urganilgan.

S.I. Ivanov va boshqa olimlarning ilmiy ishlarida mikroorganizm-larning ahamiyati, tarkibida rangli metallar bor sulfid minerallari va rudalarini oksidlashda urganilgan (Rossiya mikrobiologiya instituti).

Biogidrometallurgiya sohasida yaxshi urganilgan jarayonlarga mis, ruh, uran va h. tudadagi va yerosti oksidlashi o’rganilgan. Bu texnologiya tarkibidagi miqdori kam bo’lgan, balans va yuqotilgan rudalarni sanoat miqyosida qayta ishlashda AQSH, Kanada, SNG, Bolgariya va boshqa mamlakatlarda qo’llaniladi. Traditsion usullarga nisbatdan, misning ushbu usul bilan olingan tannarxi 1,5-2,0 barobar past. Idishdagi bakterial oksidlash usuli tarkibida metali kam rudalar va tarkibi murakkab rangli metalli jinslardan iborat, traditsion, biogidrometallurgik usullar qo’llanilmaydigan jarayonlarda qo’llaniladi. Bunday mahsulotlar tarkibiga murakkab mishyakli-oltin-qalay konsentratlar, mis-ruhli konsentrat va h. Ushbu texnologiya sanoatda JAR, Kanada, AQSH, SNG mamlakatlarida qo’llanilib kelmoqda. Bakterial oksidlashning texnologik loyixalarining ishlab chiqrishda bajarilishi yopiq bo’lib, bunda atrof-muhit ifloslanishi minimallashib, yoki umuman zararlanmaydi. Metallar biogeotexno-logiyasida yangi yunalishlar ham paydo bula boshlashdi. Bularga tog‘ jinslari va rudalarni boyitish, masalan boksitlarni, oksidlangan rudalarni sulfidlash, metallar biosorbsiyasi, ya’ni metallarni eritmadan cho’kmaga o’tkazish.

Bakterial-kimyoviy yangi usullarni ishlatish natijasida xom ashyo zaxiralarini kengaytirishga imkoniyat yaratiladi, metallar kompleks shaklda ajratib olinadi va murakkab kon-metallurgiyasida ishlatiladigan uskunalarni talab qilmaydi.

Ayrim texnologik jarayonlarni tuliq avtomatlashtirish mumkin. Bunda mehnat unumdorligi va ishlab chiqarish madaniyati oshibkina qolmay, tashqi muhitning ham kupgina ekologik muammolari echim topadi.