Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/92572
Title: Impact of genomic bioprospecting on the optimization of metals obtaining processes in a circular economy perspective
Other Titles: Impacto da bioprospeção genómica na otimização de processos de obtenção de metais numa perspectiva de Economia Circular
Authors: Rito, Beatriz Fidalgo Gonçalves Pereira
Orientador: Morais, Paula Maria de Melim Vasconcelos de Vitorino
Keywords: Tungsténio; Molibdénio; bioprospecção genómica; sistema de transporte ModABC; biolixiviação; Tungsten; Molybdenum; genomic bioprospecting; ModABC transport system; bioleaching
Issue Date: 20-Jul-2020
Serial title, monograph or event: Impact of genomic bioprospecting on the optimization of metals obtaining processes in a circular economy perspective
Place of publication or event: Laboratório de Microbiologia da Universidade de Coimbra
Abstract: Tungsténio (W) é um metal valioso com considerável importância a nível económico e industrial com elevado risco de fornecimento. Portanto, o desenvolvimento de novas metodologias eficazes na recuperação de W é essencial para garantir um fornecimento sustentável deste metal. Portugal tem uma das maiores minas de W, localizadas na Barroca Grande, que gera resíduos resultantes da exploração mineira que têm sido descartados em duas bacias de rejeitados, sendo um foco de preocupação ambiental. A compreensão aprofundada do microbioma dos resíduos da mina da Panasqueira e as suas capacidades metabólicas permite uma melhor gestão dos locais de descarte dos rejeitados mineiros bem como a maximização da sua utilização como fontes secundárias para a obtenção de metal, numa perspetiva de economia circular. No presente trabalho, nas estirpes bacterianas isoladas a partir dos resíduos da mina da Panasqueira, Bacillus simplex 10w-16b e Cellulomonas cellasea 10w-11 foi determinada a presença de sistemas de transporte de tungsténio/molibdénio por bioprospeção genómica, tendo sido identificado um gene modA na estirpe B. simplex 10w-16b. As estirpes foram capazes de crescer na presença de elevadas concentrações de tungsténio e molibdénio, 100mM de ambos os metais no caso da B. simplex 10w-16b e 50mM de W e 20mM de Mo para a C. cellasea 10w-11. Além disso, a estirpe foi capaz de acumular até 60 µg W/mg proteína e a estirpe 10w-16b acumulou 2 µg of Mo/mg of proteína. Os ensaios de competição de acumulação mostraram que B. simplex 10w-16b apresenta mais especificidade para bioacumular Mo em vez que W. Por outro lado, a outra estirpe apresentou elevada especificidade para W. A capacidade de biolixiviação foi testada e C. cellasea 10w-11 foi capaz de mobilizar para o meio não só W (1.12%) mas também outros metais que existem nos resíduos da mina da Panasqueira, nomeadamente Zinco (Zn), Sílica (Si) e Cobre (Cu). Os ensaios de lixiviação que foram realizados com a utilização de um filtro membranar atuando como separação física entre as células bacterianas e a volframite ou os resíduos mineiros, mostraram que as células conseguem mobilizar o metal diretamente a partir do minério solido, sendo necessário um contacto físico direto. A bioaumentação e bioestinulação nos sedimentos da mina da Panasqueira em sistema de colunas à escala laboratorial resultou na mobilização de W em ppb e na mobilização de Se em ppm. O presente trabalho foi um importante passo na otimização de processos de obtenção de metais numa perspectiva de economia circular e na gestão de resíduos mineiros como fonte secundária para a obtenção de W.
Tungsten (W) is a valuable metal with considerable industrial and economic importance with a high supply risk. Therefore, the development of effective and new methods for W recovery is essential to ensure a sustainable supply of this metal. Portugal has one of the largest mines with W, Panasqueira mines, localized in Barroca Grande, generating residues resulting from mine exploration that have been discarded in two tailing basins, being an environmental concern. An in-depth understanding of the Panasqueira mine tailings microbiome and its metabolic capabilities allows the management of tailing disposal sites and the maximization of their utilization as a secondary source in a circular economy perspective. In this study, two bacterial strains isolated from Panasqueira mine tailings, Bacillus simplex 10w-16b strain and Cellulomonas cellasea 10w-11 strain were screened for the presence of tungsten/molybdenum transport systems by genome bioprospecting, being identified a modA gene in B. simplex 10w-16b. The strains were able to grow in the presence of high tungsten and molybdenum concentration, 100mM of both metals for B. simplex 10w-16b and 50mM of W and 20mM of Mo for C. cellasea 10w-11. Moreover, strain 10w-11 was able to accumulate up to 60 µg W/mg protein and strain 10w-16b was capable of 2 µg of Mo/mg of protein. Competition uptake assay shown that B. simplex 10w-16b has a specificity to accumulate Mo instead of W. On the other hand, the other strain shown a high specificity for W. Bioleaching capability was tested and C. cellasea 10w-11 was capable of mobilize to the medium not only W (1.12%) but also other metals that exist in Panasqueira mine tailings, namely Zinc (Zn), Silica (Si) and Copper (Cu). Bioleaching assays performed with a membrane filter as a physical separation between bacterial cells and the wolframite or mine tailings showed that cells can mobilize metals directly from solid ore being required a physical contact between them. Bioaugmentation and biostimulation of the Panasqueira mine tailing in lab-scale lysimeters resulted in the mobilization of W at ppb level and mobilization of Se at ppm level. This study was an important step in the optimization of metals obtaining processes following a circular economy perceptive and in the management of tailings as a secondary sources of W.
Description: Dissertação de Mestrado em Bioquímica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
URI: http://hdl.handle.net/10316/92572
Rights: embargoedAccess
Appears in Collections:UC - Dissertações de Mestrado

Files in This Item:
File Description SizeFormat Login
Dissertação Corrigida Beatriz Fidalgo Gonçalves Pereira Rito.pdf28.78 MBAdobe PDFEmbargo Access    Request a copy
Show full item record

Page view(s)

6
checked on Feb 25, 2021

Download(s)

2
checked on Feb 25, 2021

Google ScholarTM

Check


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons