TEHNIČKO REŠENJE 

 

 

 

 

 

 

 

Novi tehnološki postupak za dobijanje fosfatnog đubriva iz apatita dejstvom Acidithiobacillus sp. u prisustvu 

pirita 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 

 

 

 

Vrsta tehničkog rešenja  M 83 Novi tehnološki postupak Autori tehničkog rešenja  dr Jelena Avdalović, dr Vladimir Beškoski, dr 

Gordana Gojgić‐Cvijović, dr Mila Ilić, dr Dragica Jakovljević, dr Nikoleta Lugonja, Marijana Marković, dr Srđan Miletić, dr Jelena Milić, 

Branislav Potkonjak, dr Snežana Spasić, Jovana Stefanović Kojić, dr Mirjana Stojanović, Snežana Zildžović i dr Miroslav M. Vrvić.

Naziv tehničkog rešenja 

Novi tehnološki postupak za dobijanje fosfatnog đubriva iz apatita dejstvom Acidithiobacillus sp. u prisustvu pirita 

 

Za koga je tehničko rešenje urađeno  

U okviru projekta III 43004 za ponudu slobodnom tržištu u Srbiji 

i inostranstvu 

Korisnik tehničkog rešenja  IHTM 

BREM group doo Godina izrade tehničkog rešenja  2015. 

Verifikacija rezultata  Recezenti:  Prof. dr Miodrag Lazić, Tehnološki fakultet u 

Leskovcu, Univerzitet u Nišu Prof. dr Milan Dabović, naučni savetnik 

Ko je prihvatio tehničko rešenje?  Naučno veće IHTM  

 

 

 

 

 

 

 

3 

 

 

 

 

 

Sadržaj 

 1.  Oblast na koju se tehničko rešenje odnosi .................................................................................. 4 

2.  Problem koji se tehničkim rešenjem rešava ................................................................................ 4 

3. Stanje u svetu ............................................................................................................................... 5 

4. Opis tehničkog rešenja ................................................................................................................. 6 

4.1. Izolovanje i karakterizacija imikroorganizma Acidithiobacillus sp. B2 .................................. 7 

4.1.1. Izolovanje mikroorganizma ............................................................................................. 7 

4.1.2. Analiza 16S rRNA genske sekvence ................................................................................. 7 

4.1.3. Osnovne karakteristike izolovanog Acidithiobacillus sp. B2 ........................................... 8 

4.2.  Karakteristike fosfatne ruda ležišta Lisina ............................................................................ 8 

4.3. Koncentrat pirita .................................................................................................................. 10 

4.4. Ispitivanje rastvaranja fosfora iz mešavine fosfatne rude i pirita dejstvom sumporne kiseline generisane pomoću bakterijske kulture Acidithiobacillus sp. B2 .................................. 10 

5. Zaključak ..................................................................................................................................... 14 

6. Literatura .................................................................................................................................... 15 

 

 

 

 

4 

 

 

 

 

1.  Oblast na koju se tehničko rešenje odnosi Oblast primene  tehničkog rešenja je biotehnologija i održivo upravljanje zemljištem. 

2.  Problem koji se tehničkim rešenjem rešava Fosfor  je  jedan  od  esencijalnih  hranljivih  sastojaka  koji  ima  značajne  uloge  u 

metabolizmu, rastu i razvoju  biljaka. Fosfor ima gradivnu ulogu u makromolekulima kao što su 

nukleinske kiseline. Takođe učestvuje i u transferu energije u metaboličkim putevima biosinteze 

i biodegradacije (Corbridge, 2013). Zbog svega navedenog, zemljište se đubri različitim tipovima 

komercijalnih fosfatnih đubriva da bi se poboljšala njegova plodnost.  

Za proizvodnju fosfatnih djubriva uglavnom se upotrebljava prirodna fosfatna ruda koja 

je složen sirovi materijal (Rodríguez i Fraga, 1999). Skoro 80% fosfatne rude nadjene širom sveta 

nije  odgovarajućeg  kvaliteta  i  nije  pogodna  za  direktnu  primenu  kao  fosfatno  djubrivo  na 

zemljištu  pre  svega  zbog  niskog  sadržaja  fosfora  i  slabe  rastvorljivosti  (Rajan  et  al,  1996). 

Uobičajen  postupak  obrade  fosfatne  stene  podrazumeva  upotrebu  sumporne  ili  fosforne 

kiseline. Ovaj proces poskupljuje cenu tako dobijenog fosfatnog djubriva i doprinosi zagadjenju 

životne sredine (Vassilev et al.,   2006). Shodno tome neophodno  je otkriti, potvrditi  i primeniti 

efikasniji process za rastvaranje fosfata iz matične stene. 

Kvalitet mineralnih đubriva je bitan faktor u proizvodnji zdravo‐ bezbedne hrane, kao i u 

zaštiti  zemljišnog  resursa.  Novi  Pravilnik  o  uslovima  za  razvrstavanje  i  utvrđivanje  kvaliteta 

sredstava za  ishranu bilja  (Sl.Glasnik RS, br.64/09)  je sveobuhvatan akt čime se propisuju: bliži 

uslovi za razvrstavanje sredstava za ishranu bilja (đubriva, oplemenjivači zemljišta  i supstrati) u 

određenu  vrstu  i  tip,  uslovi  za  utvrđivanje  njihovog  kvaliteta,  minimalni  sadržaj  aktivne 

supstance  kao  i  odstupanja  od  sadržaja  deklarisanih  hranjivih  supstanci. Akt  je  usaglašen,  sa  

važećim dokumentom Evropske Unije (Regulation EC, No. 2003/2003).  

5 

 

Organizacija  za  hranu  i  poljoprivredu  Ujedinjenih  nacija    (Food  and  Agriculture 

Organization of the United Nations) procenjuje da će u 2015. godini potrošnja fosfatnih đubriva 

iznositi  45  015  000  tona.  Upotreba  fosfatnih  ruda  kao  đubriva,  ekološki    i  ekonomski  je  

podobnija  od  primene  industrijskih  fosfornih  đubriva,  zbog    najboljeg    balansa  koji  se  postiže 

između    primene  fosfora  potrebnog  za  maksimum  prinosa  sa  ekonomske  tačke  gledišta  i 

smanjenja  ispiranja  fosfora  sa  poljoprivrednog  zemljišta,  što  posredno može  da  dovode  do 

eutrofikacije  (Noll  et  al.,  2009).  Fosfatne  rude  stoga  dobijaju  prednost  u  odnosu  na  lako 

rasvorljiva industrijska fosforna đubriva pošto se sporije rastvaraju u zemljištu. 

Upotreba sirovih fosfata kao mineralnih đubriva u praksi  je poznata već dugo vremena. 

Nažalost,  njihova  primena  je  ograničena  samo  na  kisele  tipove  zemljišta.  Da  bi  se  proširila 

mogućnost  njihovog  korišćenja  na  različitim  tipovima  zemljišta,  dizajniran  je  postupak  za  

dobijanje  fosfatnog  đubriva  iz apatita dejstvom Acidithiobacillus  sp. u prisustvu pirita,    koji 

doprinosi većoj fosfomobilizaciji u zemljištu u širokom opsegu pH vrednosti. 

Tretman  zemljišta  fosfatnim mineralima  u  kombinaciji  sa  široko  dostupnim  piritom  i 

acidofilnim bakterijama  koje oksiduju  gvožđe  i  sumpor  ima potencijal da postane  atraktivni  i 

alternativni  način  za  poboljšanje  kvaliteta  alkalnih  zemljišta  posebno  zbog  niske  cene,  lake 

dostupnosti  supstrata  i principa  i prihvatljivosti  koji  su u  skladu  sa  zaštitom  životne  sredine  i 

upotrebe prirodnih (zelenih) tehnologija. 

3. Stanje u svetu Proučavanje  rastvaranja  fosfata  iz  matične  rude  pomoću  acidofilnih  i  acidogenih 

autotrofnih  i  heterotrofnih mikroorganizama    ima  veliki  značaj  u  oblasti  poljoprivrede  usled 

potencijalne primene ovako dobijenog fosfata kao biodjubriva (Bhatti i Yawar, 2010).  Odavno je 

poznato da se kao alternative direktnoj upotrebi sumporne ili fosforne kiseline mogu upotrebiti 

mikroorganizmi  za  rastvaranje  fosfatnih  minerala  (Sperber,  1957).  Veliki  broj  acidofilnih  i 

acidogenih  autotrofnih  i  heterotrofnih  mikroorganizama  je  sposoban  da  u  laboratorijskim 

uslovima  rastvori  nerastvorne  fosfate  svojim  metabolitima  ‐  organskim  i  neorganskim 

kiselinama (Alam et al.,  2002; Bojinova et al., 2008; Delvasto et al., 2008). Mikroorganizmi koji 

mogu imati ovakvu primenu su bakterije, kvasci i gljive (Antoun i Babana,  2006; Hamdali et al., 

6 

 

2008;  Xiao  et  al.,  2009).  Upotrebom  mikroorganizama  za  industrijsko  dobijanje  djubriva 

smanjuju  se  troškovi  proizvodnje  pošto  je mikrobiološko  luženje  fosfatne  stene  alternativni 

atraktivni proces skupom proizvodnom procesu dobijanja fosfata u postojećoj industriji djubriva. 

Aktivnost mikroorganizama  se može  iskoristiti  i kada  se nerastvorni  fosfatni minerali direktno 

primenjuju na zemljište (Chen et al., 2006; Zhu et al., 2012). 

Hemolitautotrofne  gvoždje  i  sumpor  oksidujuće  acidofilne  bakterije  se  uobičajeno 

upotrebljavaju u procesima bakterijskog  luženja  i  imaju značajnu ulogu u biohidrometalurgiji  i 

dobijanju metala mikrobiološkim putem. Najznačajnije vrste  su Acidithiobacillus  ferrooxidans  i 

Acidithiobacillus  thiooxidans. Ove bakterijske  vrste oksiduju elementarni  sumpor,  redukovana 

sumporna  jedinjenja  i sulfidne minerale  i pri čemu nastaju sumporna kiselina  i sulfati metala a 

Acidithiobacillus ferrooxidans oksiduje  i  jone gvoždja(II) do gvožđa(III) koji  je snažan oksidans u 

kiseloj  sredini.  Tokom  uobičajenog  procesa  bakterijske  oksidacije  pirita  nastala  sumporna 

kiselina  se  tako može upotrebiti  za  rastvaranje  fosfata  iz  fosfatne  stene. Niska cena upotrebe 

ovih mikroorganizama,  lakoća rada sa njima kao  i kontrole njihovog uticaja na životnu sredinu 

otvara mogućnost i povećava interesovanje za njihovu primenu u procesima rastvaranja fosfata. 

(Ehrlich,  2001).  Nekoliko  studija  je  realizovano  uz  upotrebu  Acidithiobacillus  ferrooxidans  i 

Acidithiobacillus  thiooxidans  za  rastvaranje  fosfata  (Chi  et  al.,  2006;  Stamford  et  al.,  2007;  

Bhatti  i Yawar, 2010; Xiao et al., 2013). Eksperimenti su realizovani na  laboratorijskom nivou  i 

iako  je  rastvaranje  fosfatne  stene  bilo  moguće  pomoću  ovih  mikroorganizama,  niska 

koncentracija  rastvornog  fosfata  je  bila  najveći  izazov.  Povećanje  oslobadjanja  rastvornog 

fosfata iz fosfatne stene bi učinio mogućim komercijalnu upotrebu ovog materijala efikasnijom i 

ekonomičnijom.    Upotrebom  hemolitautotrofnih  gvoždje  i  sumpor  oksidujućih  acidofilnih 

bakterija  za  dobijanje  fosfatnog  đubriva  iz  apatita  u  prisustvu  pirita  otvara  mogućnost 

biofertilizacije i ujedno prirodne neutralizacije pH alkalnih zemljišta. 

4. Opis tehničkog rešenja Pregledom  dostupne  literature  nije  utvrdjeno  da  u  svetu  postoje  patenti  vezani  za 

primenu  fosfatnih  ruda  u  kombinaciji  sa  acidofilnim  mikroorganizmima  i  elementarnim 

sumporom  ili  sulfidnim  supstratima.  Upotrebom  hemolitautotrofnih  gvoždje  i  sumpor 

7 

 

oksidujućih  acidofilnih  bakterija  za  dobijanje  fosfatnog  đubriva  iz  apatita  u  prisustvu  pirita 

otvara mogućnost biofertilizacije i ujedno prirodne neutralizacije pH alkalnih zemljišta. 

U cilju rada sa autohtonim mikroorganizmom koji  je prirodno optimizovan na klimatske 

uslove  i    rast  na  piritu,  izolovan  je  i  okarakterisan  hemolitoautotrofni  mikrorganizam 

Acidithiobacillus  sp. B2  iz  jezera Robule  (Bor,  Srbija).   U  testovima  je  upotrebljen  koncentrat 

pirita  sa  lokacije  Bor.  Upotrebljena  fosfatna  ruda  je  sa  ležišta  Lisina.  Deo    ležišta  ispunjava 

potrebne  zahteve  za  primenu  kao  prirodnog  mineralnog  đubriva,  pre  svega  zbog  visokog 

sadržaja  P2O5,  zatim  zbog  prisustva  hranljivih mikroelemenata  (  Zn,  Co,  Cu,  Se, Mn),  i  što  je 

veoma značajno zbog  niskog sadržaja toksičnih elemenata (Pb, Cd, Cr, Ni, U).   

4.1. Izolovanje i karakterizacija mikroorganizma Acidithiobacillus sp.  

4.1.1. Izolovanje mikroorganizma 

Hemolitautotrofna  gvoždje  i  sumpor  oksidujuća  acidofilna  bakterija  roda 

Acidithiobacillus  je  izolovana  iz  tečnog uzorka uzorkovanog  iz  jezera Robule  (Bor,  Srbija)  (44° 

3.858’  N;  22°  8.221’E).  Tečni  uzorci  sakupljeni  u  staklenim  teglama  su  transportovani  do 

laboratorije  na  4°C.  Acidithiobacillus  sp.  B2  je  izolovan  iz  tečnog  uzorka metodom  serijskog 

razblaženja na tečnoj podlozi 9K (Silverman i Lundgren 1959). 

4.1.2. Analiza 16S rRNA genske sekvence 

Genomska DNA Acidithiobacillus sp. B2  je ekstrahovana   upotrebom komercijalnog kita 

DNeasy  Blood  &  Tissue  Kit (Qiagen,  USA).  Gen  16S  rRNA  je  amplifikovan  PCR  upotrebom 

prajmera  27F  (5’‐AGAGTTTGATCMTGGCTCAG‐3’;  (Lane  1991)  i  1492R  (5’‐

TACGGYTACCTTGTTACGACTT‐3’;  [Liu  et  al.,  2007).  Amplifikovani  fragmenti  su  prečišćeni 

komercijalnim  kitom  QIAquick  PCR  Purification  Kit  (Qiagen,  USA)  i  sekvencirani  u  servisu 

MACROGEN  (Holandija).  Izolovana  vrsta  je  identifikovana  sekvencionom  analizom  na  osnovu 

sekvence 16S rRNA gena upotrebom server EzTaxon‐e [http://eztaxon‐e.ezbiocloud.net/; Kim et 

al., 2012).   Molekulska karakterizacija ukazuje da  izolovana vrsta pripada rodu Acidithiobacillus 

sa 99.28 % sličnosti sa Acidithiobacillus ferrivorans NO‐37(T) (AF376020, (Hallberg et al., 2010), 

98.54 % with Acidithiobacillus ferridurans ATCC 33020(T) (AJ278719, (Hedrich i Johnson 2013) i 

98.21 % sličnosti sa Acidithiobacillus  ferrooxidans ATCC 23270(T)  (CP001219). Acidithiobacillus 

8 

 

ferrivorans  i  Acidithiobacillus  ferridurans  su  skoro  okarakterisane  kao  nove  vrste  roda 

Acidithiobacillus (Hallberg et al., 2010; Liljeqvist et al.,  2011; Hedrich i Johnson 2013). Sekvenca 

gena 16S  rRNK uzorka Acidithiobacillus sp. B2  je deponovana u genskoj banci NCBI, GenBank, 

Holandija (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/) pod brojema KC691309. 

4.1.3. Osnovne karakteristike izolovanog Acidithiobacillus sp. B2  

Hemolitautotrofna gvoždje  i sumpor oksidujuća acidofilna bakterije Acidithiobacillus sp. 

B2    pokazuje  sledeće  karakteristike:  pokretljivost,  veličina  ćelije  1.5  x  0.5µm,  rast  na 

elementarnom  sumporu,  tiosulfatu,  gvožđe(II)  i  piritu  kao  izvoru  elektrona.  Rad  sa  izolatima 

hemolitautotrofnih  gvoždje  i  sumpor  oksidujućih  acidofilnih  bakterije  sa  istim 

biohemijsko/mikrobiološkim karakteristikama daje iste rezultate a u ovom tehničkom rešenju je 

priložena karakterizacija jednog tipičnog predstavnika mikroorganizama koji se mogu upotrebiti 

za dobijanje fosfatnog đubriva iz apatita dejstvom u prisustvu pirita. 

4.2.  Karakteristike fosfatne ruda ležišta Lisina Na osnovu ispitivanja  iz 2008.godine, procenjeno je da se na lokaciji Lisina (ležište Lisina, 

Bosilegrad)  nalazi  oko  95 miliona  tona  fosfatnih mineralnih  ruda  (Torbica  i  Lapčević  2012). 

Rendgensko‐difrakciona analiza je pokazala da se ruda  sastoji od apatita (A), kvarca (Q), liskuna 

(L), feldspata (F), i kalcita (K). Difraktogram praha uzorka rude je prikazan na Slici 1. 

 

Slika 1. Rendgensko‐difrakciona analiza fosfatne rude ležišta Lisina  

9 

 

Rezultati silikatne analize fosfatne rude sa ležišta Lisina dati su u Tabeli 1. 

 

Tabela 1. Silikatna analiza fosfatne rude sa ležišta Lisina 

Element ili jedinjenje  Sadržaj [%] P2O5  14,4 Fe2O3  4,0 Al2O3  8,5 CaO  21,5 MgO  1,0 SiO2  44,9 K2O  2,9 Na2O  0,2 

gubitak žarenja  2,6 

Rezultati  silikatne  analize  pokazuju    da  se  ruda može  koristiti  kao  prirodno  fosfatno 

đubriva zbog  visokog sadržaj P2O5 (14,4 %). 

Proširene hemijske analize  fosfatne  rude  su potvrdile nizak  sadržaj  štetnih elemenata, 

što  je  pozitivno  sa  gledišta  potencijalne  upotrebe  kao  prirodnog  đubriva  i  u  skladu  sa 

Pravilnikom  o  uslovima  za  razvrstavanje  i  utvrđivanje  kvaliteta  sredstava  za  ishranu  bilja 

(Sl.Glasnik  RS,  br.64/09).  Fosfatna  ruda  sadrži  i  hranljive  elemente  što  joj  dodatno  daje  na 

kvalitetu. Sadržaj toksičnih i hranljivih  mikroelemenata je prikazan u Tabeli 2. 

Tabela 2. Sadržaj toksičnih i biogenih elemenata u fosfatnoj rudi 

Toksični elementi [ppm] Hranljivih elementi F  0. 266 ‐ 0.282   Mo 20Pb  < 20 Co 20Cd  < 20 Cu 17 – 28Sn  < 20 Zn 87 – 91Ni  26 – 35 Mn 465–476 As  10 Se 2 – 3

 

10 

 

4.3. Koncentrat pirita  Pirit za eksperimente  luženja pripreman  je  iz komercijalnog borskog koncentrata pirita, 

tretiranjem rastvorom sumporne kiseline (odnos čvrste i tečne faze 1:5 m/V), koncentracije 0,5 

mol/L (pH ≈ 0), uz mešanje mehaničkom mešalicom na sobnoj temperaturi preko noći. Rastvor 

je zatim dekantovan,  ispran demineralizovanom vodom    i sušen na 80˚C, do konstantne mase. 

Obradjeni koncentrat pirita je sadržao 41% gvožđa i 44,6% sulfidnog sumpora.  

4.4. Ispitivanje rastvaranja fosfora iz mešavine fosfatne rude i pirita dejstvom sumporne kiseline generisane pomoću bakterijske kulture Acidithiobacillus sp. B2 

Praćenje postupka dobijanje  fosfatnog  đubriva  iz apatita dejstvom Acidithiobacillus  sp. 

B2 u prisustvu pirita  trajalo  je 28 dana. Svakih sedam dana  je analiziran pH, stepen oksidacije 

pirita,  broj  mikroorganizama  i  koncentracija  P2O5.  Mešavina  rude  sa  kojom  je  izveden 

eksperiment  sastojala  se  iz  70 %  fosfatne  rude  i  30 %  koncentrata  pirita. Mešavina  rude  je 

suspendovana u  tečnoj mineralnoj podlozi  sastava: 3,0 g/L  (NH4)2SO4, 0,5 g/L K2HPO4, 0,5 g/L 

MgSO4∙7H2O, 0,1 g/L KCl, 0,01 g/L Ca(NO3)∙4H2O, 0,5 g/L H2SO4. Gustina pulpe je iznosila 10%, a 

početni  broj  kulture  Acidithiobacillus  sp.  B2  1,7x106  CFU/mL.  Kao  kontrola  upotrebljena  je 

suspenzija istovetnog sastava u kojoj su mikroorganizmi inaktivirani sterilizacijom. 

Proces  rastvaranja  fosfora  iz mešavine  fosfatne  rude  i pirita dejstvom Acidithiobacillus 

sp. B2 može se opisati na sledeći način. Bakterijska kultura Acidithiobacillus sp. B2 u   prisustvu 

vode i kiseonika oksiduje pirit produkujući sumpornu kiselinu i FeSO4, koji se dalje mikrobiološki 

oksiduje  do    Fe2(SO4)3.  Fe2(SO4)3,  izuzetno  jak  oksidans  u  kiseloj  sredini,  nastavlja  oksidaciju 

pirita.  Takođe,    Fe3+  joni  mogu  oksidovati  pirit  do  sumpora,  koji  se  dalje  transformiše  do 

sumporne kiseline,  ključnog elementa u rastvaranju fosfata iz fosforne rude.  

Reakcije koje opisuju postupak rastvaranja fosfora su prikazane: 

2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2H2SO4 + 2FeSO4                   (1) 

2H2SO4 + 4FeSO4+ O2 → 2Fe2(SO4)3 + 2H2O                                (2) 

FeS2 + Fe2(SO4)3 → 3FeSO4 + 2S↓                                           (3) 

11 

 

2S + 3O2 + 2H2O → 2H2SO4                                             (4) 

Fe2(SO4)3 +6 H2O → 3H2SO4 + 2Fe(OH)3↓                   (5) 

Rastvaranje fosfora u bakterijski generisanoj sumpornoj kiselini je kompleksan 

ravnotežni proces koji se može prikazati sledećim jednačinama: 

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4                               (6) 

Ca3(PO4)2 + H2SO4 → 2CaHPO4 + CaSO4                    (7) 

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 2H3PO4 + 3CaSO4                    (8) 

Kalcijum dihidrogen  fosfat  je najrastvorljiviji  fosfat kalcijuma,  tako da  ima veoma bitnu 

ulogu u biodostupnosti fosfora za biljku. Međutim, generisanje fosforne kiseline je veoma važno 

za  mobilizaciju  drugih  elemenata  u  zemljištu  pre  svega  kalijuma,  kao  i  za  regulisanje  pH 

vrednosti. 

Tokom  proces  rastvaranja  fosfora  iz  mešavine  fosfatne  rude  i  pirita  dejstvom 

Acidithiobacillus sp. B2 sa vremenom se broj mikroorganizama povećavao sa početnih   1,7x106 

CFU/mL tako da je sedmog dana iznosio 4x106 CFU/mL, četrnaestog 107 CFU/mL, dvadesetprvog 

4x107 CFU/mL,  a dvadesetosmog 108 CFU/mL,  što potvrdjuje na  to da  je  ispitivana mešavina 

ruda pogodan supstrat za rast  mikroorganizama.  

Procenat  luženja pirita,   promena pH vrednosti  i  izluženja P2O5 u suspenziji sa kulturom 

tionskih bakterija kao i u kontrolnoj suspenziji, određivana su na početku, nakon  7, 14, 21 i 28 

dana eksperimenta. Svi  testovi  su  radjeni u pet nezavisnih ponavljanja. Dobijene vrednosti  su 

prikazane na Slikama 2‐ 4. 

12 

 

0 5 10 15 20 25 305.5

6.0

6.5

7.0

7.5

8.0 Broj Acidithiobacillus sp. B2 Inokulisan rastvor Sterilna kontrola

Vreme (dan)

Bro

j Aci

dith

ioba

cillu

s sp

. B2

(log

[cel

l/mL]

)

0

10

20

30

40

50

60

70

Izluženje pirita (%)

 

Slika 2. Broj Acidithiobacillus sp. B2  i procenat izluženog pirita  (sračunato na osnovu količine 

sulfidnog sumpora) u funkciji vremena 

 

Tokom ispitivanja procesa, sadržaj sulfidnog sumpora u suspenziji sa gvožđe oksidujućim 

Acidithiobacillus  sp. B2  je  smanjen  sa 13.4 % na 6.0 %, dok  je u kontrolnoj  suspenziji  sadržaj 

sulfidnog  sumpora  smanjen  sa  13.4%  na  13.1%.   Nakon  28  dana,  ukupno  razlaganje  pirita  u 

testiranoj suspenziji sa Acidithiobacillus sp. B2 je bilo u opsegu od 52.3‐57.7% (Slika 2). 

13 

 

0 5 10 15 20 25 30

2

3

4

5

6

7

8

pH

Vreme (dan)

Inokulisan rastvor Sterilna kontrola

 

Slika 3. Promena pH uzorka sa mikroorganizmima i kontrolnog uzorka tokom ispitivanog perioda  

Usled  generisanja  sumporne  kiseline  pH  vrednost  inokulisane  suspenzije  se  smanjuje. 

Početna pH vrednost je opala sa pH 2,5 na pH 2 tokom perioda ispitivanja (28 dana). Abiotička 

oksidacija pirita je zanemarljiva u poređenju sa Acidithiobacillus sp. B2‐inokulisanim sistemom, a 

kako ne dolazi do generisanja sumporne kiseline, primećen je porast pH vrednosti u kontrolnoj 

suspenziji (Slika 3). 

0 5 10 15 20 25 30-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

P2O

5 (%

)

Vreme (dan)

Inokulisan rastvor Sterilna kontrola

 

Slika 4. Procenat izluženja P2O5 tokom ispitivanog perioda  

14 

 

Ispitivanja pokazuju da  je rastvaranje fosfora povezano sa smanjenjem pH vrednosti, tj. 

povećanjem koncentracije bakterijski generisane sumporne kiseline i Fe2(SO4)3, što je posledica  

mikrobiološke  oksidacije  pirita  u  reakcionoj  suspenziji.    Dobijeni  rezultati  pokazuju  da  je  u 

suspenziji sa   gvožđe‐oksidujućim Acidithiobacillus sp. B2 rastvoreno 34.5 % neorganskog P2O5, 

dok  je  za  isto  vreme  u  kontrolnoj  suspenziji  procenat  rastvaranja  P2O5  bio  3.8  %  (Slika  4). 

Procenat  izluženja  P2O5  koji  se može  pripisati  dejstvu    Acidithiobacillus  sp.  B2  (tj.  efektivno 

izluženje)  se dobija oduzimanjem procenta  izluženja P2O5  iz kontrolne  suspenzije od procenta 

izluženja P2O5 iz inokulisane suspenzije  i iznosi 30,7 %. 

U Tabeli 3. je prikazana brzina razlaganja pirita, kao i brzina  rastvaranja P2O5 iz fosfatne 

rude tokom ispitivanja.  

Tabela 3. Brzina  razlaganja pirita, kao  i brzina    rastvaranja P2O5  iz  fosfatne  rude  tokom prve, druge, treće i četrvrte nedelje ispitivanja 

Period ispitivanja [d] Brzina  razlaganja pirita 

[mg L‐1 d‐1] Brzina rastvaranja P2O5 

[mg L‐1 d‐1] 

0‐7  163  101 

7‐14  277  141 

14‐21  421  108 

21‐28  149  92 

0‐28  252  111  

Najintenzivnije rastvaranje fosfora je primećeno u drugoj i trećoj nedelji, kada se 

najintenzivnije dešavalo i razlaganje pirita. 

5. Zaključak Gvožđe‐oksidujuća Acidithiobacillus  sp.  B2  bakterija može  oksidovati  jone  gvožđa  ali  i 

elementarni  sumpor  ili  sulfide do  sumporne kiseline, pri  čemu  se kreira kiselo okruženje koje 

pomaže  rastvaranje  fosfora  iz nerastvornih  fosfatnih  ruda. Zaključak  je da  je moguća primena 

ovi mikroorganizama za dobijanje biodjubriva i da tionske bakterije u suspenziji sa piritom imaju 

značajnu ulogu u rastvaranju fosfora iz prirodne fosfatne rude.   

15 

 

Postupci  rastvaranja  fosfora  iz  nerastvornih  fosfata  pomoću  acidofilnih  autotrofa  i 

heterotrofa  su  od  velikog  značaja  u  oblasti  održivog  upravljanja  zemljištem  i  mogli  bi  u 

budućnosti postati alternativa skupoj fabričkoj proizvodnji veštačkih đubriva.  

Mogućnost primene se ogleda kroz dva pristupa u zavisnosti od pH vrednosti zemljišta 

na koje će se rastvor bogat fosfat aplicirati: 

‐ za alkalna  zemljišta  se preporučuje direktna upotreba dobijenog  rastvornog  fosfata uz 

praćenje pH vrednosti; 

‐ za  zemljišta  neutralne  pH  vrednosti,  preporučuje  se  neutralizacija  fosfatnog  rastvora  

dobijenog  iz  apatita  dejstvom  Acidithiobacillus  sp.  u  prisustvu  pirita  i  potom  direktna 

aplikacija na zemljište. 

Tretman  zemljišta  sa  fosfatnim  rudama u kombinaciji  sa piritom  i acidofilnim gvožđe  i 

sumpor‐oksidujućim  bakterijama  mogao  bi  u  skorijoj  budućnosti  da  postane  atraktivan, 

alternativan  način  za  poboljšanje  kvaliteta  zemljišta,  jer  utiče  na  podizanje  sadržaja  aktivnih 

supstanci potrebnih  za pravilan  razvoj biljaka  i korekciju parametara plodnosti    (pH, dostupni 

fosfor    i    kalijum).  Ovaj  pristup  omogućava  i  revitalizaciju  lokaliteta  nastalih  kao  posledica 

antropogene aktivnosti poput alkalnih pepelista termoelektrana. Nakon neutralizacije materijala 

i povećanja koncentracije fosfata, kroz proces soilifikacije biće omogućena humifikacija zemljišta 

koja će dodatno doprineti povećanju biodiverziteta mikroorganizama a time omogućiti razvoj  i 

održivost pionorskih biljnih vrsta. 

Ukoliko težimo zdravoj i bezbednoj hrani, potrebno je odgovoriti na sve izazove koje nosi 

današnje vreme. Ekonomski isplativo i ekološki podobno su kriterijumi koji se sve češće pominju, 

a upotreba fosfatnih mineralni ruda upravo zadovoljava oba zahteva. 

 

6. Literatura Alam  S,  Samina  K,  Najma  A,  Maliha  R,  In  vitro  solubilization  of  inorganic  phosphate  by phosphate solubilizing microorganisms  (PMS)  from maize rhizosphere,  International  Journal of Agriculture and Biology 4 (2002) 454−458. 

16 

 

Antoun  H,  Babana  A  H.  Effect  of  Tilemsi  phosphate  rock‐solubilizing  microorganisms  on phosphorus uptake and yield of field‐grown wheat (Triticum aestivum L.) in Mali, Plant Soil 287 (2006) 51−58 

Bhatti  TM,  Yawar W.  Bacterial  solubilization  of  phosphorus  from  phosphate  rock  containing sulfur‐mud, Hydrometallurgy, 103 (2010) 54−59 

Bojinova D, Velkova R,  Ivanova R, Solubilization of Morocco phosphorite by Aspergillus niger, Bioresource Technology 99 (2008) 7348−7353. 

Chen YP, Rekha PD, Arun AB, Shen FT, Lai WA, Young CC. Phosphate solubilizing bacteria from subtropical  soil  and  their  tricalcium  phosphate  solubilizing  abilities,  Applied  Soil  Ecology,  34 (2006) 33−41. 

Chi RA, Xiao CQ, Gao H. Bioleaching of phosphorus from rock phosphate containing pyrites by Acidithiobacillus ferrooxidans, Minerals Engineering, 19 (2006) 979−981. 

Corbridge DEC, Phosphorus: Chemistry, Biochemistry and Technology, Sixth Edition, CRC Press Taylor & Francis Group, 2013, p. 1. 

Delvasto P, Valverde A, Ballester A, Moňoz JA, Gonzáles F, Blázquez ML, Igual JM, Garcia‐Balboa C, Diversity  and  activity  of  phosphate  bioleaching  bacteria  from  a  high‐phosphorus  iron  ore, Hydrometallurgy 92 (2008) 124−129. 

Ehrlich HL. Past, present and future of biometallurgy, Hydrometallurgy, 59 (2001) 127−134. 

Hallberg KB, González‐Toril  E,  Johnson DB, Acidithiobacillus  ferrivorans,  sp. nov.;  facultatively anaerobic,  psychrotolerant  iron‐,  and  sulfur‐oxidizing  acidophiles  isolated  from metal mine‐impacted environments. Extremophiles 14 (2010)  9−19. 

Hamdali  H,  Hafidi  M,  Virolle  MJ,  Ouhdouch  Y.  Rock  phosphate  solubilizing  actinomycetes: Screening  for  plant  growth  promoting  activities,  World  Journal  of  Microbiology  and Biotechnology, 24 (2008) 2565−2575. 

Hedrich S,  Johnson DB. Acidithiobacillus  ferridurans, sp. nov.; an acidophilic  iron‐  ,  sulfur‐ and hydrogen‐metabolizing  chemolithotrophic  Gammaproteobacterium,  International  Journal  of Systematic and Evolutionary Microbiology, 63 (2013) 4018‐4025. 

http://eztaxon‐e.ezbiocloud.net/ 

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/ 

Kim OS, Cho YJ, Lee K, Yoon SH, Kim M, Na H, Park SC,  Jeon YS, Lee  JH, Yi H, Won S, Chun  J, Introducing EzTaxon‐e: a prokaryotic 16S  rRNA gene  sequence database with phylotypes  that 

17 

 

represent  uncultured  species,    International  Journal  of  Systematic  and  Evolutionary Microbiology 62 (2012) 716–721. 

Lane DJ,  16S/23S  rRNK  sequencing,  in Nucleic acid  techniques  in bacterial  systematic,  ed. by Stackebrandt E and Goodfellow M. Wiley, Chichester,  pp. 115‐175 (1991). 

Liljeqvist M, Valdes J, Holmes DS, Dopson M, Draft Genome of the Psychrotolerant Acidophile Acidithiobacillus ferrivorans SS3, Journal of Bacteriology, 193 (2011)  4304–4305. 

Liu JS, Xie XH, Xiao SM, Wang XM, Zhao WJ, Tian ZL, Isolation of  Leptospirillum ferriphilum  by single‐layered  solid medium,  Journal of Central South University of Technology, 4  (2007) 467‐473. 

Noll MR,  Szatkowski AE, Magee  EA,    Phosphorus  fractionation  in  soil  and  sediments  along  a continuum  from agricultural  fields  to near shore  lake sediments: Potential ecological  impacts. Journal of Great Lakes Research, 35 (2009) 56‐63. 

Pravilnik o uslovima za razvrstavanje i utvrđivanje kvaliteta sredstava za ishranu bilja, Sl.Glasnik RS, br.64/09 

Rajan SSS, Watkinson JH, Sinclair AG. Phosphate rocks for direct application to soils, Advances in Agronomy, 57 (1996) 77−159. 

REGULATION (EC) No 2003/2003 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 13 October 2003 relating to fertilizers 

Rodríguez H, Fraga R. Phosphate solubilizing bacteria and their role in plant growth promotion, Biotechnology Advances, 17 (1999) 319−359. 

Silverman MP,  Lundgren  DG,  Studies  on  the  chemoautotrophic  iron  bacterium  Ferrobacillus ferrooxidans.  I. An  improved medium and a harvesting procedure  for securing high cell yields. Journal of Bacteriology, 77 (1959) 642–647. 

Sperber JI. Solution of mineral phosphates by soil bacteria, Nature, 180 (1957) 994−995. 

Stamford NP, Santos PR, Santos CES, Freitas ADS, Dias SHL, Lira MA Jr. Agronomic effectiveness of biofertilizers with phosphate  rock,  sulphur  and Acidithiobacillus  for  yam bean  grown on  a Brazilian tableland acidic soil, Bioresource Technology, 98 (2007) 1311−1318. 

Torbica  S,  Lapčević  V,  Concept  of  underground mining  of  phosphate  deposits  in  Lisina  near Bosilegrad, Underground Mining Engineering, 21 (2012) 105‐110. 

18 

 

Vassilev N, Medina A, Azcon R, Vassileva M. Microbial solubilization of rock phosphate on media containing  agro‐industrial wastes  and effect of  the  resulting products on plant  growth  and P uptake, Plant Soil, 287 (2006) 77−84. 

Xiao CQ, Chi RA, He H, Qiu GZ, Wang DZ, Zhang XW.  Isolation of phosphate‐solubilizing  fungi from  phosphate mines  and  their  effect  on wheat  seedling  growth, Applied Biochemistry  and Biotechnology, 159 (2009) 330−342. 

Xiao C, Chi R, Fang Y, Effects of Acidiphilium cryptum on biosolubilization of rock phosphate  in the  presence  of  Acidithiobacillus  ferrooxidans,  Transactions  of  Nonferrous Metals  Society  of China, 23 (2013) 2153−2159 

Zhu  HJ,  Sun  LF,  Zhang  YF,  Zhang  XL,  Qiao  JJ.  Conversion  of  spent mushroom  substrate  to biofertilizer  using  a  stress‐tolerant  phosphate‐solubilizing  Pichia  farinose  FL7,  Bioresource Technology, 111 (2012) 410−416.