Name: using flexible gold-titanium reaction cells to simulate pressure-dependent microbial activity in the context of subsurface biomining
Uploaded: 2019-10-05T14:00:00
Duration: 13 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Using Flexible Gold-Titanium Reaction Cells to Simulate Pressure-Dependent Microbial Activity in the Context of Subsurface Biomining at JoVE.com

نشكر روبرت روزنباور (USGS, Menlo Park) في تقاسم خبرته في خلايا التفاعل الذهب التيتانيوم مرنه, وجورج Scheeder (المعهد الفيدرالي) لمساهمته خلال المرحلة الاوليه من اعداد النظام المعدل في هانوفر. ونود ان نشكر العديد من العلماء (بما في ذلك كاتيا Heeschen ، اندرياس ريس ، ينس غروغر-Trampe ، ثيودور الدائم) باستخدام الاعداد في هانوفر في العديد من المشاريع التي ساهمت في التحسينات قليلا علي طول الطريق والمسيحي Seeger لتطوير جهاز هزاز لمفاعلات الضغط العالي. نشكر لورا كاسترو (جامعه كومبلوتنسي في مدريد) علي ملاحظات SEM. وأخيرا ، نود ان نعرب عن امتناننا ل Nils Wölki لإنتاج هذا الفيديو عاليه الجودة لهذه المادة. وقد دعم هذا العمل الاتحاد الأوروبي الأفق 2020 المشروع البيولوجية (المنح الاتفاق # 642456).

<ol>
	<li>Johnson, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomining+goes+underground.">Biomining goes underground.</a> Nature Geoscience. 8 (3), 165-166 (2015).</li><li>Bellenberg, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manipulation+of+pyrite+colonization+and+leaching+by+iron-oxidizing+Acidithiobacillus+species.">Manipulation of pyrite colonization and leaching by iron-oxidizing Acidithiobacillus species.</a> Applied Microbiology and Biotechnology. 99 (3), 1435-1449 (2014).</li><li>Christel, S., Fridlund, J., Watkin, E. L., Dopson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acidithiobacillus+ferrivorans+SS3+presents+little+RNA+transcript+response+related+to+cold+stress+during+growth+at+8+&#176;C+suggesting+it+is+a+eurypsychrophile.">Acidithiobacillus ferrivorans SS3 presents little RNA transcript response related to cold stress during growth at 8 &#176;C suggesting it is a eurypsychrophile.</a> Extremophiles. 20 (6), 903-913 (2016).</li><li>Dopson, M., Ossandon, F. J., Lovgren, L., Holmes, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+resistance+or+tolerance?+Acidophiles+confront+high+metal+loads+via+both+abiotic+and+biotic+mechanisms.">Metal resistance or tolerance? Acidophiles confront high metal loads via both abiotic and biotic mechanisms.</a> Frontiers in Microbiology. 5, 157 (2014).</li><li>Schippers, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomining:+metal+recovery+from+ores+with+microorganisms.">Biomining: metal recovery from ores with microorganisms.</a> Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology. 141, 1-47 (2014).</li><li>Shiers, D., Ralph, D., Bryan, C., Watling, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Substrate+utilisation+by+Acidianus+brierleyi,+Metallosphaera+hakonensis+and+Sulfolobus+metallicus+in+mixed+ferrous+ion+and+tetrathionate+growth+media.">Substrate utilisation by Acidianus brierleyi, Metallosphaera hakonensis and Sulfolobus metallicus in mixed ferrous ion and tetrathionate growth media.</a> Minerals Engineering. 48, 86-93 (2013).</li><li>Zhang, R., Hedrich, S., Ostertag-Henning, C., Schippers, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+elevated+pressure+on+ferric+iron+reduction+coupled+to+sulfur+oxidation+by+biomining+microorganisms.">Effect of elevated pressure on ferric iron reduction coupled to sulfur oxidation by biomining microorganisms.</a> Hydrometallurgy. 178, 215-223 (2018).</li><li>Dickson, F., Blount, C. W., Tunell, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+hydrothermal+solution+equipment+to+determine+the+solubility+of+anhydrite+in+water+from+100+degrees+C+to+275+degrees+C+and+from+1+bar+to+1000+bars+pressure.">Use of hydrothermal solution equipment to determine the solubility of anhydrite in water from 100 degrees C to 275 degrees C and from 1 bar to 1000 bars pressure.</a> American Journal of Science. 261 (1), 61-78 (1963).</li><li>Seyfried, W., Gordon, P., Dickson, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+reaction+cell+for+hydrothermal+solution+equipment.">A new reaction cell for hydrothermal solution equipment.</a> American Mineralogist. 64 (5-6), 646-649 (1979).</li><li>Cross, M. M., Manning, D. A., Bottrell, S. H., Worden, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermochemical+sulphate+reduction+(TSR):+experimental+determination+of+reaction+kinetics+and+implications+of+the+observed+reaction+rates+for+petroleum+reservoirs.">Thermochemical sulphate reduction (TSR): experimental determination of reaction kinetics and implications of the observed reaction rates for petroleum reservoirs.</a> Organic Geochemistry. 35 (4), 393-404 (2004).</li><li>Frerichs, J., Rakoczy, J., Ostertag-Henning, C., Kru&#776;ger, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viability+and+adaptation+potential+of+indigenous+microorganisms+from+natural+gas+field+fluids+in+high+pressure+incubations+with+supercritical+CO2.">Viability and adaptation potential of indigenous microorganisms from natural gas field fluids in high pressure incubations with supercritical CO2.</a> Environmental Science &amp; Technology. 48 (2), 1306-1314 (2014).</li><li>Heeschen, K., Risse, A., Ostertag-Henning, C., Stadler, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Importance+of+co-captured+gases+in+the+underground+storage+of+CO2:+Quantification+of+mineral+alterations+in+chemical+experiments.">Importance of co-captured gases in the underground storage of CO2: Quantification of mineral alterations in chemical experiments.</a> Energy Procedia. 4, 4480-4486 (2011).</li><li>Wakeman, K., Auvinen, H., Johnson, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbiological+and+geochemical+dynamics+in+simulated-heap+leaching+of+a+polymetallic+sulfide+ore.">Microbiological and geochemical dynamics in simulated-heap leaching of a polymetallic sulfide ore.</a> Biotechnology and Bioengineering. 101 (4), 739-750 (2008).</li><li>Pakostova, E., Grail, B. M., Johnson, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Indirect+oxidative+bioleaching+of+a+polymetallic+black+schist+sulfide+ore.">Indirect oxidative bioleaching of a polymetallic black schist sulfide ore.</a> Minerals Engineering. 106, 102-107 (2017).</li><li>Lovley, D. R., Phillips, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+assay+for+microbially+reducible+ferric+iron+in+aquatic+sediments.">Rapid assay for microbially reducible ferric iron in aquatic sediments.</a> Applied and Environmental Microbiology. 53 (7), 1536-1540 (1987).</li><li>Parkes, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prokaryotes+stimulate+mineral+H2+formation+for+the+deep+biosphere+and+subsequent+thermogenic+activity.">Prokaryotes stimulate mineral H2 formation for the deep biosphere and subsequent thermogenic activity.</a> Geology. 39 (3), 219-222 (2011).</li><li>McCollom, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abiotic+methane+formation+during+experimental+serpentinization+of+olivine.">Abiotic methane formation during experimental serpentinization of olivine.</a> Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America. 113 (49), 13965-13970 (2016).</li><li>Pester, N. J., Conrad, M. E., Knauss, K. G., DePaolo, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+D/H+isotope+fractionation+between+molecular+hydrogen+and+water.">Kinetics of D/H isotope fractionation between molecular hydrogen and water.</a> Geochimica et Cosmochimica Acta. 242, 191-212 (2018).</li><li>Rosenbauer, R. J., Thomas, B., Bischoff, J. L., Palandri, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+sequestration+via+reaction+with+basaltic+rocks:+Geochemical+modeling+and+experimental+results.">Carbon sequestration via reaction with basaltic rocks: Geochemical modeling and experimental results.</a> Geochimica et Cosmochimica Acta. 89, 116-133 (2012).</li><li>Knauss, K. G., Copenhaver, S. A., Braun, R. L., Burnham, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrous+pyrolysis+of+New+Albany+and+Phosphoria+Shales:+production+kinetics+of+carboxylic+acids+and+light+hydrocarbons+and+interactions+between+the+inorganic+and+organic+chemical+systems.">Hydrous pyrolysis of New Albany and Phosphoria Shales: production kinetics of carboxylic acids and light hydrocarbons and interactions between the inorganic and organic chemical systems.</a> Organic Geochemistry. 27 (7-8), 477-496 (1997).</li><li>Parkes, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Culturable+prokaryotic+diversity+of+deep,+gas+hydrate+sediments:+first+use+of+a+continuous+high-pressure,+anaerobic,+enrichment+and+isolation+system+for+subseafloor+sediments+(DeepIsoBUG).">Culturable prokaryotic diversity of deep, gas hydrate sediments: first use of a continuous high-pressure, anaerobic, enrichment and isolation system for subseafloor sediments (DeepIsoBUG).</a> Environmental Microbiology. 11 (12), 3140-3153 (2009).</li></ol>

وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.

وكانت الطريقة المعروضة لتجارب الضغط العالي للتفاعلات الميكروبية داخل المحاليل الحمضية أداه قويه لمحاكاة العمليات الجيولوجية الجوفية العميقة في بيئة مختبريه.
وهناك العديد من الخطوات اليدوية التي ينطوي عليها العمل ، وبعضها يتطلب اهتماما خاصا. وكملاحظه عامه ، لا يجب استخدام القوه المفرطة عند تجميع الأجزاء الفردية من الخلية المرنة للذهب والتيتانيوم وراس المفاعل (القسمان 3 و 4). إذا تم تجاهل مواصفات الشركة المصنعة (علي سبيل المثال ، لاقصي قدر من الضغط ، ودرجه الحرارة ، وعزم الدوران) ، قد يؤدي التسرب و/أو الفشل المادي.
تنظيف أجزاء الذهب والتيتانيوم (القسم 2.2) هو خطوه عمل لا غني عنها ، ليس فقط لهذه التجربة ، ولكن خاصه بالنسبة للتجارب التي تنطوي علي (في-) ردود الفعل العضوية. بقايا من التجارب السابقة في الخلية الذهبية قد يسبب ردود فعل غير مرغوب فيها ، التالي التجعيد من النتائج. عندما يتم تركيب خليه الذهب التيتانيوم تجميعها في راس المفاعل ، فمن الأفضل للعمل بسرعة وعلي وجه التحديد ، لأنه في هذا الوقت كميات صغيره من الأكسجين يمكن ان تدخل الخلية الذهبية. إغلاق صمام أخذ العينات قبل مغادره قفازات هو التدبير الأول الجيد للتقليل من التبادل بين الغلاف الجوي المحيط مع الداخل من الخلية الذهبية.
بمجرد وضع المفاعل في جهاز هزاز ، من المهم تعيين سرعه الحركة الهزازة إلى ~ 170 °/min. إذا كان مفاعل الضغط العالي يتحرك بسرعة كبيره ، قد يحدث تمزق في الخلية الذهبية بسبب تاثيرات الجاذبية أو الحواف الحاده لرواسب أو عينات الصخور عند استخدامها.
يمكن استخدام هذه الطريقة في حقول بحث اضافيه. ان الخلية المرنة للتفاعل بين الذهب والتيتانيوم لديها القدرة علي استخدامها في مجموعه متنوعة من التحقيقات العلمية9 دراسة ردود الفعل في الضغط المرتفع ودرجه الحرارة وفي السوائل أو الغازات عاليه التاكل.
الكائنات المجهرية في أعماق السطح في درجات حرارة فوق 70 درجه مئوية في وجود الأسطح المعدنية قد تحفز إنتاج الهيدروجين الجزيئي أو الأحماض العضوية مثل خلات حتى تحت ضغط مرتفع16. هذه المنتجات ، وغيرها من المركبات ، قد تحفز النشاط الميكروبي المرتفع اثناء عمليات المعالجة البيولوجية في الموقع ، بالاضافه إلى مركبات الكبريت التي تم التحقيق فيها في هذه الدراسة.
وتشمل التطبيقات تحديد قابليه ذوبان الغازات والأيونات في السوائل المائية ، والتفاعلات الكيميائية الجيولوجية في ظروف أنظمه التنفيس الحرارية17، والكمية من تجزئه النظائر18، والتفاعلات الكيميائية الجيولوجية خلال CO 2 تنحيه19، العمليات اللااحيائيه اثناء تشكيل النفط والغاز في الصخور المصدر20، وردود الفعل الميكروبية في الضغوط المرتفعة في تحت السطح21 كما في هذه الدراسة.

وخلال العقد الماضي ، ازدادت الجهود الرامية إلى التقليل إلى ادني حد من اثر التعدين علي البيئة. التعدين حفره مفتوحة لاستخراج المواد الخام من الخامات (علي سبيل المثال ، خامات كبريتيد النحاس الغنية) ، يؤثر علي المناظر الطبيعية المحيطة بها من قبل أنشطه الحفر والاحجام الكبيرة المتبقية من الصخور النفايات وبقايا الخام المصنعة بعد استخراج الثمينة المعادن مثل النحاس. ومن شان استخراج النحاس مباشره من الخام في باطن السطح ان يقلل كثيرا من هذه الآثار. وتكنولوجيا البيولوجيا في الموقع هي مرشح واعد لهذه العملية1. يصف هذا المنشور استخدام النشاط الميكروبي المحفز لاستخراج المعادن النفيسة من الخام إلى محلول مائي في باطن السطح. التالي ، يمكن ضخ حل غني بالنحاس بسهوله مره أخرى إلى السطح لزيادة تركيز المعدن ، علي سبيل المثال.
وقد درس نشاط الكائنات الدقيقة اسيدوفيليك الرشح الخام في العديد من المختبرات لمجموعه متنوعة من المعلمات2,3,4,5,6. ومع ذلك ، اثار الضغط علي النشاط الميكروبي الناجمة عن الفرق بين الظروف مختبر السطح المحيط (بالقرب من 1 بار) وتحت سطح الأرض علي عمق 1,000 م مع الظروف الهيدروستاتيكي (~ 100 بار) ، ليست موثقه توثيقا جيدا. ولذلك ، تم التحقيق في اثار الضغط علي التقليل من الحديد الميكروبي من خلال مختلف الطرق التجريبية7. هنا ، يتم وصف التقنية الأكثر ملاءمة بالتفصيل.
وقد استخدمت مفاعلات الضغط العالي علي نطاق واسع لدراسة ردود الفعل علي الضغوط ودرجات الحرارة التي تحدث في باطن الأرض. وتتكون هذه المفاعلات من سفينة مفاعل في القاع يمكن ان تحتوي علي عينه سائله ذات ثقافة جرثوميه. ويوفر راس المفاعل ، الذي يجلس فوق سفينة المفاعل ، مجموعه متنوعة من الوصلات والواجات لتدابير السلامة وأجهزه استشعار الرصد (مثل درجه الحرارة أو الضغط). معظم المفاعلات عاليه الضغط مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدا. هذه المواد توفر مرونة عاليه وخصائص آلات جيده ، ولكن مقاومه التاكل من سطح الفولاذ المقاوم للصدا ليست كافيه لكل تطبيق. علي سبيل المثال ، إذا تم التحقيق في المحاليل المائية الحمضية أو الشديدة الانخفاض ، قد تحدث ردود فعل هامه للمركبات ذات الاهتمام بجدار المفاعل. طريقه واحده لتجنب هذا هو ادراج بطانة في سفينة المفاعل ، علي سبيل المثال بطانة مصنوعة من زجاج بوروسيليكات7. فمن السهل لتنظيف ويمكن تعقيمها عن طريق التعقيم. الاضافه إلى ذلك ، فانه لا يهاجم من قبل الحمضية أو الحد من المحاليل المائية. علي الرغم من ان بطانة يمكن ان تساعد علي منع التفاعلات الاصطناعية للحل أو الميكروبات في الحل مع جدار المفاعل الفولاذ المقاوم للصدا ، لا تزال هناك عده مشاكل. لأحد ، إذا تم تشكيل غاز التاكل ، مثل كبريتيد الهيدروجين التي تنتجها البكتيريا التي تقلل من كبريتات ، وهذا الغاز قد تتفاعل مع السطح المكشوف لراس المفاعل يجلس فوق البطانة. والعيب الآخر هو انه ليس من الممكن سحب عينه من المفاعل مع الحفاظ علي الضغط.
للتغلب علي هذه القيود ، تم تطوير خلايا التفاعل المرنة المتخصصة داخل مفاعلات الضغط العالي لمجموعه متنوعة من التطبيقات. تم تصميم خليه تترافلوروايثيلين مرنه (PTFE)8 لدراسات الذوبان في الأملاح في المحاليل الملحية عاليه الملوحة. ومع ذلك ، فان الحد من هذا النظام هو ان بعض الغازات يمكن ان تتخلل بسهوله PTFE. الاضافه إلى ذلك ، لا تزال هذه المواد لديها استقرار درجه حرارة منخفضه نسبيا. وهكذا ، تم تحسين النظام عن طريق تصميم حقيبة ذهبيه مرنه مع رئيس التيتانيوم9 لوضعها داخل مفاعل الفولاذ المقاوم للصدا عاليه الضغط. سطح الذهب هو مقاومه للتاكل ضد الحمضية أو الحد من الحلول والغازات. سطح التيتانيوم هو أيضا خاملة للغاية عندما تخفته تماما لتشكيل طبقه ثاني أكسيد التيتانيوم المستمر. اثناء أخذ العينات من هذه الخلية رد الفعل من خلال أنبوب أخذ العينات التيتانيوم متصلة ، يتقلص كيس الذهب في الحجم. يتم الحفاظ علي الضغط الداخلي للنظام عن طريق ضخ نفس الحجم من الماء ، كما يتم سحبها عن طريق أخذ العينات ، في مفاعل الفولاذ المقاوم للصدا عاليه الضغط استيعاب خليه رد الفعل. يتم الاحتفاظ بالعينة داخل خليه رد الفعل في الحركة عن طريق هزاز أو أماله مفاعل الضغط العالي بأكثر من 90 درجه خلال التجربة.
تتكون خليه رد الفعل من الأجزاء المبينة في الشكل 1: الحقيبة الذهبية ، طوق التيتانيوم ، راس التيتانيوم ، غسالة الفولاذ المقاوم للصدا ، حلقه ضغط التيتانيوم الترباس ، أنبوب أخذ العينات التيتانيوم مع الغدد المقاوم للصدا والياقات لضغط عاليه اتصالات مترابطة علي كلا الجانبين ، وصمام التيتانيوم. الحقيبة الذهبية هي الذهب أسطواني (Au 99.99) الخلية مع سمك الجدار من 0.2 ملم ، والقطر الخارجي من 48 ملم ، وطول 120 ملم.
جميع أجزاء التيتانيوم مصنوعة خصيصا من قبل ورشه عمل من قضبان التيتانيوم الصف 2. ابعاد طوق ، الراس ، غسالة ، وضغط حلقه الترباس مرئية في الشكل 2. أنبوب أخذ العينات التيتانيوم هو الشعرية من التيتانيوم مع القطر الخارجي من 6.25 ملم وسمك الجدار من 1.8 مم ، مما ادي إلى القطر الداخلي من 2.65 ملم. وهو ثابت في الراس التيتانيوم وصمام التيتانيوم بواسطة الضغط العالي coned والوصلات المترابطة ضمان ختم التيتانيوم مقابل التيتانيوم السطوح. وقد تم تجهيز صمام التيتانيوم عاليه الضغط مع جذع فتح بطيئه للسماح لفتح السيطرة جدا أو أخذ العينات حتى في الضغط العالي. استعملت هذا نظامه كان في يتعدد دراسات10,11,12.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Merck</td>
			<td>100013</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaN2O6</td>
			<td>Fluka</td>
			<td>31218</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conax compression seal fittings</td>
			<td>Conax Technologies</td>
			<td>PG2-250-B-G</td>
			<td>sealant could be selected according to temperatures in experiment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper paste</td>
			<td>Caramba</td>
			<td>691301</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper paste</td>
			<td>CRC</td>
			<td>41520</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CoSO4x7H2O</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>10026-24-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CrKO8S2x12H2O</td>
			<td>Roth</td>
			<td>3535.3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CuSO4x5H2O</td>
			<td>Riedel de Haen</td>
			<td>31293</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable cuvettes</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>z330388</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol absolute</td>
			<td>Roth</td>
			<td>9065.3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FE-SEM</td>
			<td>JEOL</td>
			<td>model no. JSM-6330F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ferrozine</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td>180017</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fe2(SO4)3x7H2O</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>33316</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FeSO4x7H2O</td>
			<td>Merck</td>
			<td>103965</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold cell</td>
			<td>Hereaus GmbH</td>
			<td></td>
			<td>manufactured according to dimensions supplied by customer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-pressure reactor</td>
			<td>PARR Instruments</td>
			<td>model no. 4650 Series</td>
			<td>reactors from other vendors could be used, too</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-pressure syringe pump</td>
			<td>Teledyne ISCO</td>
			<td>DM-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HCl</td>
			<td>Roth</td>
			<td>6331.3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HNO3</td>
			<td>Fluka</td>
			<td>7006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>H3BO3</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>B6768</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P9541</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KH2PO4</td>
			<td>Merck</td>
			<td>104873</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-(+)-Ascorbic acid/Vitamin C</td>
			<td>Applichem</td>
			<td>A1052</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light microscope</td>
			<td>Leica DM3000</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgSO4x7H2O</td>
			<td>Merck</td>
			<td>105886</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(NH4)2SO4</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>A4418</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaMoO4x2H2O</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>331058</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaO3Sex5H2O</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>00163</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaO3V</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>590088</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2SO4</td>
			<td>Merck</td>
			<td>106649</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2WO4x2H2O</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>72069</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NiSO4x6H2O</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>31483</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Omnifix Luer</td>
			<td>BRAUN</td>
			<td>4616057V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH meter</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Redox potential meter</td>
			<td>WTW</td>
			<td>ORP portable meter</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Safe-Lock Tubes, 2 mL</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>0030120094</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Serum bottle</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>33110-U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrophotometer</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>model no. GENESYS 10S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterican Hypodermic needle</td>
			<td>BRAUN</td>
			<td>4657519</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stoppers</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>27234</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfur powder</td>
			<td>Roth</td>
			<td>9304</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thoma Chamber</td>
			<td>Hecht-Assistent</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titanium parts of reaction cell</td>
			<td>Titan-Halbzeug GmbH</td>
			<td>121-238</td>
			<td>manufactured by workshop at BGR according to dimensions supplied from Titanium grade 2 rods from Titan-Halbzeug GmbH</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titanium valve</td>
			<td>Nova Swiss Technologies</td>
			<td>ND-5002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Whatman membrane filters nylon</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>WHA7402004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ZnSO4x7H2O</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>Z4750</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using flexible gold-titanium reaction cells to simulate pressure-dependent microbial activity in the context of subsurface biomining

وتتقاسم الدراسات المختبرية التي تحقق في العمليات الميكروبية تحت السطحية ، مثل النض المعدني في رواسب الخامات العميقة (الإحيائي) ، عقبات مشتركه وصعبه ، بما في ذلك الظروف البيئية الخاصة التي يلزم تكرارها ، مثل الضغط العالي وفي بعض الحالات الحلول الحمضية. الاولي يتطلب الاعداد التجريبية مناسبه للضغط تصل إلى 100 بار ، في حين ان هذا الأخير يتطلب حاويه السوائل مع مقاومه كيميائية عاليه ضد التاكل والتفاعلات الكيميائية غير المرغوب فيها مع جدار الحاوية. لتلبيه هذه الشروط لتطبيق في مجال الحيوية في الموقع ، استخدمت في هذه الدراسة خليه مرنه خاصه للرد علي الذهب والتيتانيوم داخل مفاعل هزاز عالي الضغط. وقد سمح النظام الموصوف بمحاكاة البيولوجيا الاحيائيه في الموقع من خلال الحد من الحديد الميكروبي الذي يحركه الكبريت في بيئة تجريبية غير سامه وخاضعه للضغط وخاملة كيميائيا للغاية. يمكن ان تستوعب خليه رد الفعل المرنة من الذهب والتيتانيوم ما يصل إلى 100 مل من محلول العينة ، والتي يمكن أخذ عينات في اي نقطه زمنيه معينه بينما يحافظ النظام علي الضغط المطلوب. ويمكن اجراء التجارب علي الجداول الزمنيه التي تتراوح بين ساعات وأشهر. تجميع نظام مفاعل الضغط العالي مضيعه للوقت إلى حد ما. ومع ذلك ، عندما العمليات المعقدة والصعبة (الميكروبيولوجية) التي تحدث في أعماق الأرض تحت سطح التربة في السوائل العدوانية كيميائيا يجب التحقيق في المختبر ، مزايا هذا النظام تفوق مساوئ. ووجدت النتائج انه حتى عند الضغط العالي فان اتحاد الميكروبات نشط ، ولكن بمعدلات ايضيه اقل بكثير.

تظهر نتائج تجربه مفاعل الضغط العالي مع خليه رد الفعل الخاصة بالذهب والتيتانيوم ان الثقافة الميكروبية المختلطة لمحبه الكبريت المؤكسد وانخفاض الحديد الحديديك إلى الحديد الحديدي (الشكل 3).
في كل من 1 بار أو 100 الضغط بار الظروف ، وكانت الثقافات مرحله متخلفه عندما تزرع في خليه رد فعل الذهب والتيتانيوم. بعد تلك الفترة ، حدثت زيادة سريعة في تركيز الحديد الحديدي من حوالي 9 ملم إلى 31 ملم في الثقافة المزروعة في 1 بار. علي مدي فتره الحضانة من 22 يوما ، ~ 31 مم و 13 مم من الحديد الحديدي تم الكشف عنها في اختبارات في 1 بار و 100 بار ، علي التوالي. وهذا يدل بوضوح علي ان الخلايا الميكروبية كانت نشطه في 100 بار ، ولكن نشاطها الحديدي الذي يقلل من الحديد كان اقل بكثير في الضغط المرتفع. لم تظهر تجارب التحكم اللااحيائيه التي أجريت في أنابيب Hungate وزجاجات المصل انخفاض الحديد الحديديك في 1 بار و 100 بار.
تظهر الصور المجهرية الكترون المسح الضوئي (الشكل 4) خلايا علي شكل قضيب نمت في التجارب في الضغط المنخفض والعالي. لم يلاحظ اي تغير كبير في شكل الخلية في شريط 1 مقابل 100 بار. ومع ذلك ، كان من الواضح تثبيط نمو الخلايا بالضغط مرتفعه ، كما كان رقم الخلية 1.3 x 108 خلايا/مل في 1 بار بالمقارنة مع 4.5 x 107 خلايا/مل في شريط 1007. هذه البيانات قابله للمقارنة مع الاختبارات التي أجريت في أنابيب Hungate7. التالي ، فان الخلية المرنة للتفاعل بين الذهب والتيتانيوم نفسها لم يكن لها اي تاثير علي نمو الخلايا وكانت مناسبه لاختبارات النمو الميكروبي.
وتبين النتائج ان الكائنات المجهرية الحيوية نشطه حتى في ضغط عال من 100 بار ، وهو أمر ذو صله عاليه بالنسبة البيولوجية في الموقع لان مثل هذه الظروف تحدث في رواسب الخام العميقة بعمق اقل من 1,000 م7.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60140/60140fig1.jpg"> الشكل 1: نظره عامه علي أجزاء خلايا التفاعل. من أسفل إلى اعلي: حقيبة الذهب ، طوق التيتانيوم ، رئيس التيتانيوم ، غسالة ، التيتانيوم حلقه ضغط الترباس ، أنبوب أخذ العينات التيتانيوم مع الغدد المقاوم للصدا والياقات للاتصالات الضغط العالي ومترابطة علي كلا الجانبين ، وصمام التيتانيوم مع محول لتوصيل حقنه قفل Luer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60140/60140fig1large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60140/60140fig2.jpg"> الشكل 2: الرسومات الابعاد من أجزاء التيتانيوم تشكيله من قضبان من التيتانيوم الصف 2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60140/60140fig2large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60140/60140fig3.jpg"> الشكل 3: التغيرات في تركيزات الحديد الحديدي في خليه التفاعل بين الذهب والتيتانيوم والثقافة المؤكسدة للحديد الحديدي. زرعت خلايا كان [انهوائي] في 30 [ك.]. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60140/60140fig3large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60140/60140fig4.jpg"> الشكل 4: مورفولوجية الثقافة الحديدية المؤكسدة التي تزرع في بار واحد وشريط 100. زرعت خلايا كان [انهوائي] في 30 [ك.]. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60140/60140fig4large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Using Flexible Gold-Titanium Reaction Cells to Simulate Pressure-Dependent Microbial Activity in the Context of Subsurface Biomining at JoVE.com

Using Flexible Gold-Titanium Reaction Cells to Simulate Pressure-Dependent Microbial Activity in the Context of Subsurface Biomining

يصف هذا البروتوكول التجارب الميكروبية تحت ضغوط مرتفعه للدراسة في عمليات البيولوجيا الموضعية. ويستخدم النهج التجريبي مفاعلا هزازا عالي الضغط مزودا بخليه تفاعل من الذهب والتيتانيوم تحتوي علي ثقافة جرثوميه في وسط حمضي غني بالحديد.

استخدام خلايا تفاعل الذهب والتيتانيوم المرنة لمحاكاة النشاط الميكروبي المعتمد علي الضغط في سياق الحيوية تحت السطحية

Laboratory studies investigating subsurface microbial processes, such as metal leaching in deep ore deposits (biomining), share common and challenging ...

يصف البيومينينغ المعالجة البيولوجية المطبقة لاستخراج النحاس والمعادن الأخرى الضغط من الصخور عن طريق حل كبريتيدات المعادن بمساعدة البكتيريا الحمضية. على سبيل المثال، النحاس هو خام الكومباشيفا يمكن استخراجها مع هذه البكتيريا عن طريق حل كبريتيدات. ثم يتم توليد محلول كبريتات غني النحاس الذي يمكن استخراج النحاس بسهولة.في الموقع biomining هو استخراج المعادن بمساعدة البكتيريا دون الحاجة إلى أنشطة الحفر والتعدين تحت الأرض أو في حفرة مفتوحة. بدلا من ذلك، يتم ضخ محلول حمضي غني بالحديد في تشكيل الصخور، يتم حل الكبريتيدات المعدنية ويتم ضخ المحلول الغني بالمعادن مرة أخرى إلى السطح الذي يمكن استخراج المعادن منه. في هذه التجربة بالذات، هناك خلية مفاعل عالي الضغط تحاكي الظروف في التكوين العميق.تتم دراسة البكتيريا ونشاطها المرتبط بالحد من الحديد إلى جانب أكسدة مركبات الكبريت ، وعلى وجه الخصوص نحن مهتمون لمعرفة مدى نشاط الخلايا تحت ضغط عال ، وكيف تتغير معدلاتها تحت الضغط. للتجارب، يمكن استخدام مفاعل الضغط العالي، كما هو موضح هنا، ويمكن محاكاة ظروف الضغط تصل إلى 350 قضبان. يتكون الجزء السفلي من مفاعل عالي الضغط من وعاء مفاعل ، يمكن أن يحتوي على عينة سائلة مع الثقافة الميكروبية.يوفر رئيس المفاعل مجموعة متنوعة من الاتصالات لتدابير السلامة وأجهزة الاستشعار للرصد. على سبيل المثال، درجة الحرارة أو الضغط داخل المفاعل. معظم المفاعلات ذات الضغط العالي مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ.هذه المواد توفر مرونة عالية وخصائص جيدة الآلات. ومع ذلك، بالنسبة لبعض التطبيقات مثل تجارب مع حلول مائي الحمضية أو الحد الشديد، قد لا تكون مقاومة التآكل لسطح الفولاذ المقاوم للصدأ كافية. إحدى الطرق لتجنب هذا هو إدخال بطانة في وعاء المفاعل.هنا، بطانة مصنوعة من التيفلون. تيفلون لديه مقاومة عالية للتآكل، ولكن يأتي مع ارتفاع خطر التلوث، كما أنه لا يمكن تعقيمها عن طريق autoclaving والوجوه الحديد قد تترسب على سطحه. آخر مادة بطانة التي يمكن استخدامها هو زجاج الكوارتز.فمن السهل لتنظيف، يمكن تعقيمها بواسطة autoclaving، وأقل تأثرا الحمضية أو الحد من الحلول المائية على الرغم من أن المواد بطانة يمكن أن تساعد على منع ردود الفعل غير المرغوب فيها من عينة مع جدار مفاعل الفولاذ المقاوم للصدأ، لا تزال هناك العديد من المشاكل. إذا تم تشكيل غاز تآكل، على سبيل المثال كبريتيد الهيدروجين، قد يتفاعل هذا الغاز مع السطح غير المكشوف لرأس المفاعل يجلس فوق بطانة. وثمة عيب آخر هو أنه لا يمكن سحب العينة من المفاعل دون تغيير الضغط.للتغلب على هذه القيود، استخدمنا خلية رد فعل خاصة، حقيبة ذهبية مرنة مع رأس التيتانيوم. سطح الذهب هو مقاومة للتآكل نحو الحمضية أو الحد من الحلول والغازات. سطح التيتانيوم خامل للغاية أيضاً.عندما لتشكيل طبقة ثاني أكسيد التيتانيوم المستمر، هنا مرئية باللون الأزرق الداكن. أثناء أخذ العينات، وحقيبة الذهب يتقلص في الحجم. لا ينبغي أن يتم تخفيض حجم حقيبة الذهب بأكثر من 50٪ لمنع تشكيل مكامن الخلل الحادة وحواف.الأجزاء المعروضة هنا هي القطع الفردية من الإعداد الداخلي لتجربة الكيس الذهبي. يمكن للمرء أن يرى، من أسفل إلى أعلى، ومرنة خلية رد فعل حقيبة الذهب، ونظام ختم التيتانيوم، والتي تتكون من رأس التيتانيوم، غسالة، وضغط حلقة جريئة، وأنابيب أخذ العينات وصمام للوصول إلى خلية رد الفعل أثناء وضع التشغيل. الآن، ننقل العينة إلى خلية رد فعل التيتانيوم الذهبي.أولا، فتح وفتح الغرفة فارغة، وتحميل جميع المواد الواردة على علبة المنقولة. أغلق الغطاء الأمامي واغلقه. بعد إخلاء مضادة للغرفة، وارتداء زوج القفازات والحصول على الأقرب إلى الغطاء الداخلي.فتح وفتح الغطاء الداخلي لإزالة المواد الواردة من علبة المنقولة. فك حقيبة الذهب النظيفة وتأمين موقفها. فتح زجاجة المصل الذي يحتوي على 100 مل من الثقافة البكتيرية والكبريت عنصري.يهز بلطف زجاجة المصل ونقل الثقافة البكتيرية في كيس الذهب. أدخل رأس التيتانيوم مع أنبوب تجميع في غطاء التيتانيوم على حقيبة الذهب. ثم، حرك الغسالة و حلقة الضغط الجريئة فوق أنبوب أخذ العينات من التيتانيوم.قم بـ مسامير الدردار الستة بنفس القدر لضمان توزيع ضغط حتى لقبعة التيتانيوم على الحافة العليا للكيس الذهبي في غطاء التيتانيوم. هذا هو سطح الختم من الذهب التيتانيوم رد فعل الخلية. إعادة تركيب صمام أخذ العينات في الجزء العلوي من أنبوب التيتانيوم.تشديد اتصال اليد ضيق. ثم، تأكد من إغلاق الصمام. الآن، القطعة الأساسية للمفاعل عالي الضغط تم تجميعها بالكامل ويمكن تركيبها في قبعة المفاعل.الآن، يمكن أن يتم تركيب مفاعل الضغط العالي. ويأتي هذا مع التعرض قصيرة جدا من الطرف المفتوح من أنبوب أخذ العينات إلى الغلاف الجوي المحيطة بها، كما صمام أخذ العينات يجب أن تتم إزالته للحصول على أنبوب من خلال ختم المسمار في رأس المفاعل. توقف عن إزالة صمام أخذ العينات والمسامير من أنبوب أخذ العينات.توجيه أنبوب من خلال رئيس المفاعل، الشريحة المسمار كبيرة على الأنبوب، وربط الغطاء الصغير. الآن لا يمكن لتجميع خلية رد الفعل الانزلاق مرة أخرى من خلال رأس المفاعل وكلتا اليدين هي حرة لإعادة تثبيت صمام أخذ العينات. إزالة رئيس المفاعل من نائب مقاعد البدلاء لتثبيته على سفينة المفاعل.رئيس المفاعل، بما في ذلك الزوجين الحراريين، يجب أن يوضع بعناية على وعاء المفاعل، لا لتلف كيس الذهب أو الزوجين الحراريين. وأخيراً، يتم إصلاح الغطاء القوي، المزود بحلقة الانقسام ومسامير الضغط، حول رأس المفاعل وسفينته لختم النظام بشكل مناسب. يتم تركيب المفاعل عالي الضغط بعناية في الجهاز الهزاز لتجنب الإصابات المحتملة ، وخاصة كدمات الأصابع.يتم تثبيت مفاعل الضغط العالي من قبل اثنين من المشابك انزلقت على زوج من مسامير. غسالات و المكسرات المسمار عقد المشابك في مكان. قم بتوصيل وحدات التحكم للزوجين الحراريين ومستشعر الضغط.من المهم ضمان الطول الكافي للأسلاك للحركة الهزازة ، مع منع محتواه لتسخين أسطحها. وأخيرا، حرك عنصر التدفئة على وعاء المفاعل، وتشديد لها المسمار قفل. المياه للضغط على النظام مأخوذ من خزان بواسطة مضخة الضغط العالي.يتم نقله من خلال الشعيرات الدموية الفولاذية غير القابلة للصدأ إلى مفاعل الضغط العالي. هزاز من مفاعل الضغط العالي يضمن خلط شامل من خلية رد الفعل. على سبيل المثال، من الغاز، والسوائل، و / أو المراحل الصلبة في ذلك.سرعة الهزاز أبطأ المهم لمنع تلف حقيبة الذهب من قبل المواد الصلبة سريعة الحركة، أو عن طريق تشكيل بسبب آثار الجاذبية على الذهب مرنة في درجات حرارة مرتفعة. نظامنا قادر على تدوير حول على زاوية خضراء وصفراء على المؤشر، الذي هو ما يقرب من 180 درجة. يتم تسجيل المعلمات التجريبية في وقت واحد من قبل برنامج.لأخذ عينة، يتم إرفاق حقنة 5 ملليلتر بواجهة القفل الصغيرة لصمام أخذ العينات في الجزء العلوي من المفاعل عالي الضغط. افتح الصمام بعناية. يتم دفع العينة السائلة إلى الحقنة تلقائيا عن طريق الضغط المفرط داخل خلية التفاعل.أغلق الصمام بعد أن يصل حجم العينة إلى ملليلتر واحد. فصل الحقنة. يتم نقل العينة في الحقنة على الفور إلى أنبوب مليلتر اثنين لمزيد من المعالجة.يتم تحديد الحد من الميكروبات من الحديد الحديدي للحد الحديدي في خلية رد الفعل عن طريق التحليل الضوئي. سلسلة من الحلول القياسية للحديد الحديدي التي تحتوي على الأرجواني اللون تركيز الحديد الحديد تعتمد المركبة والمؤشر، حديد ferrocene، بمثابة عامل معايرة. تظهر نتائج تجربة المفاعل عالي الضغط مع خلية تفاعل التيتانيوم الذهبية الخاصة أن البكتيريا تتأكسد الكبريت والحديد الحديديك إلى الحديد الحديدي وأن هناك تأثيرًا كبيرًا على الضغط.في الشكل، تظهر زيادة تركيزات الحديد الحديدي على مدى فترة 22 يوما للتجربة التي أجريت في ضغوط من شريط واحد و 100 بار. وقد تم اكتشاف 31 و 13 مليمول تقريبا من الحديد الحديدي في المقايسات في شريط واحد و 100 بار على التوالي. وهذا يدل بوضوح على أن الخلايا الميكروبية كانت نشطة حتى في 100 بار، ولكن أن نشاطها للحد من الحديد الحديدي كان أقل بكثير في الضغط العالي.تُظهر صورة المجهر الإلكتروني المسحي الخلايا على شكل قضيب تنمو في التجربة بضغط منخفض وعالي. خلية رد فعل الذهب التيتانيوم مرنة التيتانيوم التي وضعتها سيفريد وزملاء العمل في عام 1979 لديه القدرة على استخدامها لمجموعة متنوعة من التحقيقات العلمية، وجميع منهم بما في ذلك ردود الفعل مع الغازات المسببة للتآكل والسوائل. ويمكن أن يكون أحد التطبيقات هو تحديد قابلية ذوبان الحديد والغازات في درجات الضغط ودرجات الحرارة العالية.آخر واحد قد يكون تحديد ردود الفعل الجارية في أثناء تشكيل النفط والغازات. والثالث، كما هو الحال في الدراسة هنا، يمكن أن يكون التحقيق في ردود الفعل الميكروبية في الضغوط المرتفعة ودرجات الحرارة.

Research

JoVE Journal

Engineering

Quantification of Hydrogen Concentrations in Surface and Interface Layers and Bulk Materials through Depth Profiling with Nuclear Reaction Analysis

الكمي لتركيز الهيدروجين في المياه السطحية واجهة الطبقات والمواد السائبة من خلال التنميط العمق مع تحليل التفاعلات النووية

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and ...

Dynamic Pore-scale Reservoir-condition Imaging of Reaction in Carbonates Using Synchrotron Fast Tomography

ديناميكية المسام على نطاق وخزان شرط التصوير من رد الفعل في كربونات باستخدام السنكروترون التصوير المقطعي السريع

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve ...

In Vitro Culture of Epicardial Cells From Mouse Embryonic Heart

In Vitro Culture of Epicardial Cells From Mouse Embryonic Heart

في المختبر ثقافة خلايا النخابية من الفأر الجنينية القلب

During embryogenesis, the epicardial contribution to coronary vasculature development has been very well established. Cells derived from the epicardium ...

Adsorption Device Based on a Langatate Crystal Microbalance for High Temperature High Pressure Gas Adsorption in Zeolite H-ZSM-5

جهاز الامتصاص واستنادا إلى Langatate كريستال توازن دقيق لدرجة حرارة عالية الضغط العالي امتزاز الغاز في الزيوليت H-ZSM-5

We present a high-temperature and high-pressure gas adsorption measurement device based on a high-frequency oscillating microbalance (5 MHz langatate ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

توطين العيوب تحت السطح عن طريق التدفئة المنظمة باستخدام الليزر الحرارية الحرارية المتوقعة

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...

Visually Based Characterization of the Incipient Particle Motion in Regular Substrates: From Laminar to Turbulent Conditions

بصريا على أساس توصيف الحركة الجسيمات الأولية في ركائز العادية: من الصفحي الظروف المضطربة

Two different experimental methods for determining the threshold of particle motion as a function of geometrical properties of the bed from laminar to ...

Pore-scale Imaging and Characterization of Hydrocarbon Reservoir Rock Wettability at Subsurface Conditions Using X-ray Microtomography

تصوير حجم المسام وتوصيف المواد الهيدروكربونية الخزان روك ويتابيليتي في ظروف تحت السطح باستخدام الأشعة السينية ميكروتوموجرافي

In situ wettability measurements in hydrocarbon reservoir rocks have only been possible recently. The purpose of this work is to present a protocol to ...

CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light

CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light

CO2 Photoreduction إلى CH4 الأداء تحت تركيز الضوء الشمسي

We demonstrate a method for the enhancement of CO2 photoreduction. As the driving force of a photocatalytic reaction is from solar light, the basic idea ...

Multimodal 3D Printing of Phantoms to Simulate Biological Tissue

الطباعة المتعددة الوسائط 3D من الأشباح لمحاكاة الانسجه البيولوجية

Biomedical optical imaging is playing an important role in diagnosis and treatment of various diseases. However, the accuracy and the reproducibility of ...

Study of a Dot-patterning Process on Flexible Materials using Impact Print-Type Hot Embossing Technology

دراسة عملية نقش نقطة على المواد المرنة باستخدام تأثير طباعة نوع تكنولوجيا النقش الساخن

Here we present our study on an impact print-type hot embossing process which can create dot patterns with various designs, widths, and depths in real ...