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

Agradecemos a Robert Rosenbauer (USGS, Menlo Park) en compartir su experiencia en las células flexibles de reacción de oro y titanio, y a Georg Scheeder (BGR) por su contribución durante la fase inicial de configuración del sistema modificado en Hannover. Nos gustaría dar las gracias a muchos científicos (incluyendo Katja Heeschen, Andreas Risse, Jens Gracia-Trampe, Theodor Alpermann) utilizando la configuración en Hannover en numerosos proyectos que contribuyeron en pequeñas mejoras en el camino y Christian Seeger para el desarrollo de la dispositivo de balanceo para los reactores de alta presión. Agradecemos a Laura Castro (Universidad Complutense de Madrid) por las observaciones sede. Y, por último, nos gustaría expresar nuestra gratitud a Nils W'lki por producir este video de alta calidad para el artículo. Este trabajo fue apoyado por el proyecto BIOMOre de la Unión Europea Horizonte 2020 (Acuerdo de subvención n.o 642456).

1. Preparación del medio y la inoculación del cultivo microbiano
<ol><li>Preparar un medio salina basal para prokaryotes autóficos según las técnicas publicadas13. Disolver y mezclar los siguientes productos químicos en agua destilada (mg/L): Na2SO410H2O (150) (NH4)2SO4 (450), KCl (50), MgSO4x 7H2O (500), KH2PO4 (50) y Ca(NO NO 3) 2x 4H2O (7).</li>
	<li>Añadir 1 ml/L de una solución de oligoelemento concentrado de 1.000x que contenga (g/L): ZnSO4x 7H2O (10), CuSO4x 5H2O (1), MnSO4 H2O (0,76), CoSO4x 7H2O (1), CrK(SO4)2x 12H2O (0,4), H3BO3 (0,6), NaMoO4x 2H2O (0,5), NiSO4x 6H2O (1), Na 2 SeO4 (0,51), Na2WO4x 2H2O (0,1) y NaVO3 (0,1). Ajuste el pH a 1,8 añadiendo ácido sulfúrico de 5 M.</li>
	<li>Esterilice el medio en un autoclave a 121 oC y 1,2 bar durante 20 minutos y esterilice la solución de hierro férrico mediante filtración a través de un filtro de jeringa de tamaño poro de 0,22 m.</li>
	<li>Transfiera 50 ml del medio de sal basal esterilizado a una botella de suero y añada solución de hierro férrico y azufre elemental a una concentración final de 50 mM y 10 g/L, respectivamente.</li>
	<li>Inocular el medio con un cultivo mixto compuesto por varios procariotas oxidantes de hierro mesoacidofílico14.</li>
	<li>Tapar el frasco de suero con tapones de goma de butilo esterilizados y sellar con engarces de aluminio.</li>
	<li>Burbuja vigorosamente el medio de cultivo con N2 para eliminar el oxígeno disuelto durante 25 min. Use dos agujas, coloque una más profunda en la cabeza del frasco y la otra cerca de la tapa.</li>
	<li>Inyectar CO2 para obtener una atmósfera de 90% N2 y 10% co2 en el espacio de la cabeza del frasco sérico. Incubar el cultivo sin agitar a 30oC en la oscuridad.</li>
</ol>2. Preparación de la célula de reacción de oro y titanio y el reactor de alta presión
<ol><li>Limpie la celda de reacción de oro y titanio.<ol>
<li>Desmontar la celda de reacción en las partes individuales para evitar el contacto del ácido con las piezas de acero inoxidable, o la exposición de las piezas ensambladas con diferentes propiedades de expansión térmica al calor.</li>
		<li>Limpie las superficies que estarán en contacto con la muestra durante el experimento (es decir, la bolsa de oro, la cabeza de titanio, el tubo de muestreo de titanio y la válvula de titanio).<ol>
<li>Coloque la bolsa de oro y la cabeza de titanio en un vaso de precipitados de vidrio.</li>
			<li>Agregue suficiente 10% HCl para cubrir todas las piezas.</li>
			<li>Calentar el ácido en una placa de calentamiento a 50 oC durante 3 h mientras se revuelve.</li>
			<li>Retire las piezas con pinzas de PTFE de la solución ácida y enjuáguelas con agua desionizada.</li>
			<li>Enjuague bien la superficie interior de la bolsa de oro y la cabeza de titanio con un 65% de HNO3 y luego con agua desionizada.</li>
			<li>Enjuague la superficie interna del tubo de muestreo de titanio y la válvula de titanio con 10% de HCl, seguido de agua desionizada, 65% HNO3y, a continuación, agua desionizada de nuevo.</li>
			<li>Limpie todas las piezas de la contaminación orgánica engsuándolas con acetona.</li>
			<li>Secar todas las piezas en el horno a 105 oC durante al menos 1 h.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Calienta las superficies de la bolsa de oro, la cabeza de titanio y el tubo de muestreo de titanio exponiéndolas a una temperatura de 450oC durante 4 h en un horno de mufla en una atmósfera de aire. NOTA: Este procedimiento esteriliza las superficies y da como resultado la formación de una capa de dióxido de titanio pasivante en todas las superficies de titanio. Las partes de titanio deben tener un color amarillo a azul después del tratamiento térmico.</li>
		<li>Recocido la celda de oro para aumentar la flexibilidad del oro mediante el restablecimiento de pequeños dominios de cristalización mediante la aplicación de calor con una antorcha de propano. Calienta la superficie de oro alrededor para reducir las torceduras en el oro que podrían haberse formado durante la última contracción del volumen de la bolsa de oro en un experimento. Asegúrese de no calentar demasiado el oro en un solo lugar para evitar su derretimiento. NOTA: Un resplandor rojo de la superficie dorada muestra suficiente calentamiento.</li>
		<li>Ensamble la bolsa de oro en el collar de titanio y el tubo de muestreo de titanio en la cabeza de titanio utilizando un par de 10 Nm para las glándulas.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Inspeccione el reactor de alta presión.<ol>
<li>Compruebe visualmente el reactor en busca de posibles daños, corrosión y piezas sueltas. NOTA: Se debe prestar especial atención al sello y al kerf donde se lleva a cabo el sellado. Si una junta de grafito se utilizó anteriormente para sellar el reactor, los restos de ella todavía pueden estar en el kerf y deben ser retirados con un pasador de plástico antes del siguiente experimento.</li>
		<li>Aplique pasta de sulfuro de cobre a los pernos de empuje en el cabezal del reactor de alta presión. Asegúrese de que la grasa se distribuye por toda la rosca.</li>
		<li>Compruebe el sello de compresión de ajuste de tornillo para la longitud del embalaje de grafito restante.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Llenar y ensamblar la célula de reacción de oro y titanio en condiciones anóxicos
<ol><li>Cargue la guantera.<ol>
<li>Preparar el medio de cultivo en las botellas de suero de acuerdo con la sección 1.</li>
		<li>Envuelva las partes de la celda de reacción de goldtitanium que más tarde estarán en contacto con la muestra en papel de aluminio para minimizar cualquier posible contaminación.</li>
		<li>Abra y desbloquee la antesala de la guantera, cargue todo el material entrante en la bandeja movible y cierre y bloquee la cubierta frontal.</li>
		<li>Evacuar la antecámara 3x e inundarla con nitrógeno de alta pureza.</li>
		<li>Use un par de guantes y acerque lo más posible a la cubierta interior. Desbloquee y abra la cubierta interior para retirar el material de entrada de la bandeja móvil.</li>
		<li>Cierre y cierre la cubierta interior.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Llena la celda de oro.<ol>
<li>Desenvuelva la bolsa de oro limpia y párela con un vaso de vidrio, por ejemplo. Abra el frasco sérico que contiene 100 ml de cultivo bacteriano y azufre elemental.</li>
		<li>Agitar suavemente el frasco de suero y transferir el cultivo bacteriano en la bolsa de oro.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Montar la célula de reacción.<ol>
<li>Inserte la cabeza de titanio con el tubo de muestreo de titanio conectado en el collar de titanio que encierra el borde superior de la bolsa de oro. NOTA: Asegúrese de que la superficie de sellado de la parte inferior cónica de la cabeza de titanio encaje suavemente girándola 90o hacia adelante y hacia atrás.</li>
		<li>Deslice la arandela y el anillo del perno de compresión sobre el tubo de muestreo de titanio sobre la cabeza de titanio. NOTA: Gire el anillo del perno de compresión en el collar de titanio 30o para alinear las bridas del collar de titanio y el anillo del perno de empuje.</li>
		<li>Fije los seis tornillos Allen en la misma medida para garantizar una distribución uniforme de la presión de la cabeza de titanio en el borde superior de la bolsa de oro en el collar de titanio (es decir, la superficie de sellado de la célula de reacción). NOTA: Fije los tornillos Allen en el anillo del perno de compresión hasta que a mano acojeado para que el par de torsión para los tornillos opuestos se incremente primero (cruce) antes de continuar en el sentido de las agujas del reloj.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Vuelva a instalar la válvula de muestreo en la parte superior del tubo de titanio. Fije la conexión a mano y asegúrese de cerrar la válvula.</li>
	<li>Retire todas las piezas de la guantera.</li>
</ol>4. Montaje del reactor de alta presión con la célula de reacción
<ol><li>Montar la celda de reacción en el cabezal del reactor. NOTA: La instalación del reactor de alta presión viene con una exposición muy corta del extremo abierto del tubo de muestreo a la atmósfera circundante, ya que la válvula de muestreo debe retirarse para guiar el tubo a través del sello de tornillo en el cabezal del reactor. Para la instalación, el cabezal del reactor ya debe colocarse en una visera de banco. Un ángulo de 45o permite un manejo más fácil. El accesorio de sello de compresión (situado en la posición central del conjunto de bloque de gage del cabezal del reactor), que mantiene el tubo de muestreo en su lugar, debe estar abierto.<ol>
<li>Retire la válvula de muestreo de titanio, el tornillo y el collar en la parte superior del tubo de muestreo.</li>
		<li>Guiar el tubo con la célula de reacción unida a través del orificio central en el cabezal del reactor hasta que pasen unos 5 cm del tubo. Deslice el tornillo grande sobre el tubo y fije el cuello pequeño. NOTA: Ahora el conjunto de la célula de reacción no puede deslizarse hacia atrás a través del cabezal del reactor y ambas manos están libres de reinstalar la válvula de muestreo.</li>
		<li>Vuelva a colocar la válvula de titanio.</li>
		<li>Apriete el accesorio del sello de compresión.</li>
		<li>Retire el cabezal del reactor de la visera del banco para instalarlo en el recipiente del reactor.</li>
	</ol></li>
	<li>Prepárense para sellar el reactor.<ol>
<li>Coloque el sellado de grafito en el kerf del recipiente del reactor.</li>
		<li>Coloque cuidadosamente el cabezal del reactor con la celda de reacción conectada en el recipiente del reactor. NOTA: El cabezal del reactor, incluido el termopar, debe colocarse cuidadosamente en el recipiente del reactor para no dañar la bolsa de oro ni el termopar.</li>
	</ol></li>
	<li>Llene el recipiente del reactor con una mezcla de agua desionizada y del grifo (aproximadamente en una proporción de 1:1).</li>
	<li>Selle el reactor.<ol>
<li>Compruebe el collar para asegurarse de que los extremos inferiores de los pernos de compresión no sobresalen de sus roscas. De lo contrario, el recipiente a presión no se instalará correctamente.</li>
		<li>Levante el collar y colóquelo alrededor de los bordes salientes de la interfaz del cabezal del reactor. Mover suavemente el collar en él resultará en un ajuste adecuado. Cierre los cierres de presión que sujetan el collar en su lugar.</li>
		<li>Fije los pernos de compresión siguiendo un patrón entrecruzado y aumente el par en pasos moderados hasta alcanzar el valor final recomendado por el fabricante. NOTA: Los diferentes sistemas de reactores de alta presión pueden tener diferentes valores de par.</li>
		<li>Por último, fije los pernos de compresión en el sentido de las agujas del reloj.</li>
	</ol></li>
	<li>Instale el reactor de alta presión en el dispositivo de balanceo. NOTA: La instalación del reactor de alta presión en el dispositivo de balanceo se describe para un modelo hecho a medida fabricado en el Instituto Federal de Geociencias y Recursos Naturales en Hannover, Alemania. Por lo tanto, la instalación descrita es una guía general para dispositivos de diseño comparable.<ol>
<li>Monte el reactor cuidadosamente en el dispositivo de balanceo. NOTA: Lo mejor es sujetar el reactor de alta presión por las piezas de montaje del bloque de medición (por ejemplo, manómetro o tornillos de tubo de muestreo) mientras se reduce en el dispositivo de balanceo.</li>
		<li>Fije el reactor con dos abrazaderas sobre un par de tornillos largos.</li>
		<li>Coloque las arandelas en cada tornillo y apriete las abrazaderas con tuercas de tornillo.</li>
		<li>Conecte las unidades de control para el termopar, el transductor de presión y el elemento calefactor. NOTA: Es importante asegurarse de que todos los cables tienen una longitud suficiente para el movimiento de balanceo y evitar el contacto con las superficies calentadas.</li>
		<li>Deslice el elemento calefactor sobre el recipiente del reactor y apriete el bloqueo del tornillo. NOTA: El agua para presurizar el sistema se extrae de un depósito con una bomba de alta presión. Se transfiere a través de capilares de acero inoxidable al reactor de alta presión. NOTA: El balanceo del reactor de alta presión garantiza una mezcla completa del contenido de la célula de reacción (es decir, el gas, el fluido y todas las fases sólidas en él). Una velocidad de balanceo lenta es importante para evitar daños a la bolsa de oro por sólidos en movimiento rápido o por deformación debido a los efectos de gravedad sobre el oro flexible a temperaturas elevadas. El sistema de balanceo puede girar cerca de 180o.</li>
	</ol></li>
</ol>5. Inicio del experimento
<ol><li>Compruebe si los límites de temperatura y presión del software de supervisión se establecen en los valores deseados. NOTA: En este experimento se establecieron en 70 oC y 25 MPa.</li>
	<li>Realice una comprobación de fugas.<ol>
<li>Conecte el tubo de presión, un capilar de acero inoxidable, al cabezal del reactor.</li>
		<li>Elevar la presión a la presión objetivo a intervalos distintos mientras se comprueba continuamente si hay fugas.</li>
		<li>Mantenga la presión constante hasta que el caudal de la bomba sea casi cero. NOTA: Tenga en cuenta que el aire disuelto y compresible en el agua es visible durante mucho tiempo en lecturas de flujo sutiles.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Inicie la calefacción después de una comprobación de fugas exitosa.<ol>
<li>Inicie el registro de las bombas de presurización.</li>
		<li>Ajuste el punto de ajuste de la calefacción al valor deseado e inicie la calefacción con el software.</li>
		<li>Compruebe regularmente todos los parámetros y el estado del sistema.</li>
		<li>Desapriete el tubo de presión después de alcanzar la temperatura objetivo.</li>
		<li>Inicie el dispositivo de balanceo.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. Muestreo del reactor de alta presión en modo operativo
<ol><li>Para tomar una muestra, conecte una jeringa de 5 ml al conector Luer Lock de la válvula de muestreo en la parte superior del reactor de alta presión.</li>
	<li>Abra cuidadosamente la válvula y deje que la muestra de fluido empuje en la jeringa por la presión dentro del reactor de alta presión. Cierre la válvula después de que el volumen muestreado alcance 1 ml. Extraiga la jeringa.</li>
	<li>Transfiera las muestras de la jeringa inmediatamente a un tubo de 2 ml en una campana extractora para su procesamiento.</li>
</ol>7 . Análisis de la muestra de fluidos
NOTA: Sólo los pasos para el ensayo de ferrozina fotométrica menos común (es decir, la sección 7.1) se describen aquí en detalle y se mencionan en el video, porque los otros pasos son procedimientos de operación estándar en microbiología.
<ol><li>Utilice un ensayo de ferrozina para determinar fotométricamente la concentración de hierro ferroso disuelto (Fe2+(aq))y hierro total (Fetot)15.<ol>
<li>Preparar una serie de soluciones estándar de hierro ferroso mediante la disolución de cantidades conocidas de FeSO4x 7 H2O en agua.</li>
		<li>Mezclar 50 ml de estos niveles estándar con 1 ml de una solución de ferrozine de 1 M. NOTA: La reacción de ferrozina con el hierro ferroso disuelto forma un complejo púrpura. La intensidad del color se correlaciona con la concentración de hierro ferroso.</li>
		<li>Establezca una curva de calibración entre la concentración de hierro ferroso y la absorbancia del complejo hierro-ferrozina.</li>
		<li>Calcular la concentración de hierro ferroso de una muestra a partir de dos mediciones paralelas de acuerdo con la curva estándar establecida.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Analizar el valor de pH y el potencial de oxidación/reducción (ORP) con medidores digitales de pH/redox con electrodos de pH semimicro, y un electrodo de cloruro de plata, respectivamente.</li>
	<li>Cuente las células planctónicas directamente mediante el uso de un microscopio de luz con una cámara Thoma.</li>
	<li>Investigar la morfología celular mediante el escaneo de microscopía electrónica (SEM).<ol>
<li>Filtrar las células planctónicas cultivadas en diferentes condiciones a través de un filtro de tamaño de poro de 0,1 x 0,2 m.</li>
		<li>Deshidratar las muestras con acetona y almacenarlas durante la noche a 4oC en acetona al 90%.</li>
		<li>Seque las muestras por punto crítico de secado y recubrirlas con grafito u oro.</li>
		<li>Examine las muestras con un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (FE-SEM) a 10 kV.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
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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>

Los autores no tienen nada que revelar.

El método presentado para experimentos de alta presión de reacciones microbianas dentro de soluciones ácidas fue una poderosa herramienta para simular procesos geomicrobiológicos de subsuelo profundo en un entorno de laboratorio.
Hay numerosos pasos de trabajo manual involucrados, algunos de los cuales requieren una atención especial. Como nota general, no se debe utilizar fuerza excesiva al ensamblar las partes individuales de la célula flexible de oro y titanio y el cabezal del reactor (secciones 3 y 4). Si se ignoran las especificaciones del fabricante (por ejemplo, para presión máxima, temperatura, par) , pueden producirse fugas y/o fallos de material.
La limpieza de las piezas de oro y titanio (sección 2.2) es un paso de trabajo indispensable, no sólo para este experimento, sino especialmente para experimentos que implican reacciones (in)orgánicas. Los restos de experimentos anteriores en la célula de oro pueden causar reacciones no deseadas y, por lo tanto, sesgo de resultados. Cuando la célula de oro-titanio montada se instala en el cabezal del reactor, es mejor trabajar de forma rápida y precisa, porque en este momento pequeñas cantidades de oxígeno podrían entrar en la celda de oro. Cerrar la válvula de muestreo antes de salir de la guantera es una buena primera medida para minimizar el intercambio entre la atmósfera ambiente con el interior de la celda de oro.
Una vez que el reactor se coloca en el dispositivo de balanceo, es importante ajustar la velocidad de movimiento de balanceo a 170o/min. Si el reactor de alta presión se mueve demasiado rápido, la ruptura de la célula de oro puede ocurrir debido a efectos gravitacionales o los bordes afilados de las muestras de sedimentos o rocas cuando se utiliza.
Este método se puede utilizar en campos de investigación adicionales. La célula flexible de reacción de oro y titanio tiene el potencial de ser utilizada para un conjunto diverso de investigaciones científicas9 estudiando reacciones a presión y temperatura elevadas y en fluidos o gases altamente corrosivos.
Los microorganismos en el subsuelo profundo a temperaturas superiores a 70 oC en presencia de superficies minerales pueden estimular la producción de hidrógeno molecular o ácidos orgánicos como el acetato incluso bajo presión elevada16. Estos productos, y otros compuestos, podrían inducir una actividad microbiana elevada durante los procesos de biolixiviación in situ, además de los compuestos de azufre investigados en este estudio.
Las aplicaciones incluyen la determinación de la solubilidad de gases e iones en fluidos acuosos, reacciones geoquímicas en condiciones de los sistemas de ventilación hidrotérmica17,la cuantificación del fraccionamiento de isótopos18, reacciones geoquímicas durante el CO 2 secuestros 19,procesos abióticos durante la formación de petróleo y gas en rocas de origen20,y reacciones microbianas a presiones elevadas en el subsuelo21 como en el presente estudio.

Durante la última década, los esfuerzos para minimizar el impacto de la minería en el medio ambiente han aumentado. La minería a cielo abierto para la extracción de materias primas de minerales (por ejemplo, minerales de sulfuro ricos en cobre), afecta al paisaje circundante por las actividades de excavación y por los grandes volúmenes restantes de rocas de desecho y restos de mineral procesado después de la extracción de metales como el cobre. Extraer cobre directamente del mineral en el subsuelo reduciría significativamente estos impactos. La tecnología de biomining in situ es un candidato prometedor para este proceso1. Esta publicación describe el uso de la actividad microbiana estimulada para extraer los metales preciosos del mineral en una solución acuosa en el subsuelo. Por lo tanto, una solución rica en cobre se puede bombear fácilmente de nuevo a la superficie para concentrar aún más el metal, por ejemplo.
La actividad de los microorganismos acidofílicos de ore-lixiviación se ha estudiado en muchos laboratorios para una amplia gama de parámetros2,3,4,5,6. Sin embargo, los efectos de presión sobre la actividad microbiana resultantes de la diferencia entre las condiciones de laboratorio de superficie ambiente (cerca de 1 bar) y el subsuelo a una profundidad de 1.000 m con condiciones hidrostáticas (100 bar), no están bien documentados. Por lo tanto, los efectos de la presión sobre la reducción de hierro microbiano se han investigado a través de diferentes vías experimentales7. Aquí, la técnica más adecuada se describe en detalle.
Los reactores de alta presión se han utilizado ampliamente para estudiar las reacciones a presiones y temperaturas que ocurren en el subsuelo de la tierra. Estos reactores consisten en un recipiente de reactor en la parte inferior que puede contener una muestra de fluido con un cultivo microbiano. Sentado en la parte superior del recipiente del reactor, el cabezal del reactor ofrece una amplia gama de conexiones e interfaces para medidas de seguridad y sensores de monitoreo (por ejemplo, temperatura o presión). La mayoría de los reactores de alta presión están hechos de acero inoxidable. Este material ofrece alta resiliencia y buenas propiedades de mecanizado, pero la resistencia a la corrosión de la superficie de acero inoxidable no es adecuada para todas las aplicaciones. Por ejemplo, si se investigan soluciones acuosas altamente ácidas o altamente reductoras, pueden producirse reacciones significativas de los compuestos de interés con la pared del reactor. Una manera de evitar esto es insertar un revestimiento en el recipiente del reactor, por ejemplo un revestimiento hecho de vidrio borosilicato7. Es fácil de limpiar y se puede esterilizar mediante autoclave. Además, no es atacado por soluciones acuosas ácidas o reduciendo. A pesar de que un revestimiento puede ayudar a prevenir las reacciones artificiales de la solución o microbios en la solución con la pared del reactor de acero inoxidable, persisten varios problemas. Por un ejemplo, si se forma un gas corrosivo, como el sulfuro de hidrógeno producido por bacterias reductoras de sulfato, este gas podría reaccionar con la superficie descubierta de la cabeza del reactor sentada sobre el revestimiento. Otra desventaja es que no es posible retirar una muestra del reactor manteniendo la presión.
Para superar estas limitaciones, se han desarrollado células de reacción flexibles especializadas dentro de los reactores de alta presión para una variedad de aplicaciones. Una célula8 flexible de politetrafluoroetileno (PTFE) fue diseñada para estudios de solubilidad de sales en salmueras altamente salinas. Sin embargo, la limitación de este sistema es que algunos gases pueden impregnar fácilmente el PTFE. Además, este material todavía tiene una estabilidad de temperatura relativamente baja. Por lo tanto, el sistema se mejoró mediante el diseño de una bolsa de oro flexible con un cabezal de titanio9 para colocar dentro del reactor de alta presión de acero inoxidable. La superficie dorada es resistente a la corrosión contra soluciones y gases ácidos o reductores. La superficie de titanio también es altamente inerte cuando pasa a fondo para formar una capa continua de dióxido de titanio. Durante el muestreo de esta célula de reacción a través de un tubo de muestreo de titanio conectado, la bolsa de oro se encoge en volumen. La presión interna del sistema se mantiene bombeando el mismo volumen de agua, como se retira por muestreo, en el reactor de alta presión de acero inoxidable que acomoda la célula de reacción. La muestra dentro de la célula de reacción se mantiene en movimiento balanceándose o inclinando el reactor de alta presión en más de 90o durante el experimento.
La célula de reacción consta de las partes representadas en la Figura 1:la bolsa de oro, collar de titanio, cabeza de titanio, arandela de acero inoxidable, anillo de perno de compresión de titanio, tubo de muestreo de titanio con glándulas inoxidables y collares para la alta presión coned y conexiones roscadas en ambos lados, y la válvula de titanio. La bolsa de oro es una celda de oro cilíndrico (Au 99.99) con un espesor de pared de 0,2 mm, un diámetro exterior de 48 mm y una longitud de 120 mm.
Todas las piezas de titanio son hechas a medida por el taller a partir de varillas de titanio grado 2. Las dimensiones del collar, la cabeza, la arandela y el anillo del perno de compresión son visibles en la Figura 2. El tubo de muestreo de titanio es un capilar de titanio con un diámetro exterior de 6,25 mm y un espesor de pared de 1,8 mm, lo que resulta en un diámetro interior de 2,65 mm. Se fija en la cabeza de titanio y la válvula de titanio mediante conexiones de alta presión conadas y roscadas que garantizan un sello de superficies de titanio contra titanio. La válvula de titanio de alta presión está equipada con un vástago de apertura lenta para permitir una apertura o muestreo muy controlado incluso a alta presión. Este sistema fue utilizado en numerosos estudios10,11,12.

<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

Estudios de laboratorio que investigan procesos microbianos subsuperficiales, como la lixiviación de metales en depósitos de mineral profundo (biomining), comparten obstáculos comunes y desafiantes, incluidas las condiciones ambientales especiales que deben replicarse, por ejemplo, alta presión y en algunos casos soluciones ácidas. El primero requiere una configuración experimental adecuada para la presurización de hasta 100 bar, mientras que el segundo exige un contenedor de fluidos con alta resistencia química contra la corrosión y reacciones químicas no deseadas con la pared del contenedor. Para cumplir con estas condiciones para una aplicación en el campo de la biominería in situ, se utilizó una célula de reacción flexible especial de oro y titanio dentro de un reactor de alta presión mecedor utilizado en este estudio. El sistema descrito permitió la simulación de biomining in situ a través de la reducción de hierro microbiano impulsado por azufre en un entorno experimental anóxico, controlado por presión y altamente químicamente inerte. La célula de reacción flexible de oro y titanio puede acomodar hasta 100 ml de solución de muestra, que se puede muestrear en cualquier momento dado, mientras que el sistema mantiene la presión deseada. Los experimentos se pueden realizar en escalas de tiempo que van desde horas hasta meses. El montaje del sistema de reactores de alta presión consume bastante tiempo. Sin embargo, cuando los procesos complejos y desafiantes (microbiológicos) que ocurren en el subsuelo profundo de la tierra en fluidos químicamente agresivos tienen que ser investigados en el laboratorio, las ventajas de este sistema superan las desventajas. Los resultados encontraron que incluso a alta presión el consorcio microbiano está activo, pero a tasas metabólicas significativamente más bajas.

Los resultados del experimento del reactor de alta presión con la célula especial de reacción oro-titanio muestran que el cultivo mixto microbiano de acidophiles oxidado el azufre y redujo el hierro férrico al hierro ferroso(Figura 3).
En condiciones de presión de 1 bar o 100 bar, los cultivos tuvieron un retraso cuando se cultivaban en la célula de reacción de oro y titanio. Después de ese período, se produjo un rápido aumento en la concentración de hierro ferroso de aproximadamente 9 mM a 31 mM en el cultivo cultivado a 1 bar. Durante el tiempo de incubación de 22 días, se detectaron 31 mM y 13 mM de hierro ferroso en los ensayos a 1 bar y 100 bar, respectivamente. Esto demuestra claramente que las células microbianas estaban activas a 100 bar, pero su actividad de reducción de hierro férrico fue significativamente menor a presión elevada. Los experimentos de control abiótico realizados en tubos Hungate y botellas de suero no mostraron reducción de hierro férrico a 1 bar y 100 bar.
Las imágenes de microscopía electrónica de barrido(Figura 4)muestran células en forma de varilla cultivadas en experimentos a baja y alta presión. No se observó ningún cambio significativo en la morfología celular en 1 bar frente a 100 bar. Sin embargo, el crecimiento celular fue obviamente inhibido por la presión elevada, ya que el número de células era 1.3 x 108 células/mL a 1 bar en comparación con 4.5 x 107 células/mL a 100 bar7. Estos datos son comparables con las pruebas realizadas en los tubos Hungate7. Por lo tanto, la célula de reacción flexible de oro y titanio en sí no tuvo ningún efecto en el crecimiento celular y era adecuada para pruebas de crecimiento microbiano.
Los resultados muestran que los microorganismos biolixiviantes están activos incluso a una alta presión de 100 bar, lo cual es muy relevante para la biominainación in situ porque tales condiciones se producen en depósitos profundos de mineral a una profundidad inferior a 1.000 m7.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60140/60140fig1.jpg"> Figura 1: Descripción general de las partes de la célula de reacción. De abajo a arriba: la bolsa de oro, collar de titanio, cabeza de titanio, arandela, anillo de perno de compresión de titanio, tubo de muestreo de titanio con glándulas y collares inoxidables para las conexiones de alta presión conadas y roscadas en ambos lados, y la válvula de titanio con una adaptador para conectar una jeringa Luer Lock. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60140/60140fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60140/60140fig2.jpg"> Figura 2: Dibujos dimensionales de las piezas de titanio mecanizadas a partir de varillas de titanio grado 2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60140/60140fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60140/60140fig3.jpg"> Figura 3: Cambios de las concentraciones de hierro ferroso en la célula de reacción de oro y titanio con el cultivo de óxido de hierro ferroso. Las células se cultivaron anaeróbicamente a 30 oC. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60140/60140fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60140/60140fig4.jpg"> Figura 4: Morfología del cultivo ferroso-oxidizante de hierro cultivado a 1 bar y 100 bar. Las células se cultivaron anaeróbicamente a 30 oC. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60140/60140fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</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

Este protocolo describe experimentos microbianos bajo presiones elevadas para estudiar procesos de biominado in situ. El enfoque experimental emplea un reactor de alta presión mecedora equipado con una célula de reacción de oro y titanio que contiene un cultivo microbiano en un medio ácido y rico en hierro.

Uso de células flexibles de reacción de oro y titanio para simular la actividad microbiana dependiente de la presión en el contexto de la bioextracción subsuperficial

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

Biomining describe Bioleaching aplicado para la extracción de cobre y otros metales a presión de rocas mediante la disolución de sulfuros metálicos con la ayuda de bacterias acidofílicas. Por ejemplo, el cobre es el mineral coopashefa se puede extraer con esta bacteria disolviendo los sulfuros. Y la solución rica en sulfato de cobre se genera a partir de la cual el cobre se puede extraer fácilmente.El biomining in situ es la extracción de metales con la ayuda de bacterias sin necesidad de actividades de excavación y minería bajo tierra o en un pozo abierto. En su lugar, una solución ácida rica en hierro se bombea hacia abajo en la formación rocosa, los sulfuros metálicos se disuelven y la solución rica en metal se bombea de nuevo a la superficie de la que se pueden extraer metales. En este experimento en particular, hay una célula del reactor de alta presión que simula las condiciones en la formación profunda.Se estudian las bacterias y su actividad relacionada con la reducción del hierro acoplada a la oxidación de compuestos de azufre, y en particular estamos interesados en ver qué tan activas están las células bajo alta presión, y cómo sus tasas están cambiando bajo la presión. Para los experimentos, se puede utilizar un reactor de alta presión, como el que se representa aquí, y puede simular condiciones de presión de hasta 350 bares. El fondo de un reactor de alta presión consiste en un recipiente del reactor, que puede contener una muestra de fluido con cultivo microbiano.El cabezal del reactor ofrece una amplia gama de conexiones para medidas de seguridad y sensores de monitoreo. Por ejemplo, temperatura o presión dentro del reactor. La mayoría de los reactores de alta presión están hechos de acero inoxidable.Este material ofrece alta resistencia y buenas propiedades de mecanizado. Sin embargo, para ciertas aplicaciones, como experimentos con soluciones acuosas ácidas o altamente reductoras, la resistencia a la corrosión de la superficie de acero inoxidable podría no ser adecuada. Una manera de evitar esto es insertar un revestimiento en el recipiente del reactor.Aquí, un forro hecho de tefflon. Tefflon tiene una alta resistencia a la corrosión, pero viene con un mayor riesgo de contaminación, ya que no puede ser esterilizado por autoclaves y las caras de hierro podrían precipitarse sobre su superficie. Otro material de revestimiento que se puede utilizar es el vidrio de cuarzo.Es fácil de limpiar, puede ser esterilizado por autoclaving, y se ve menos afectado por soluciones ácidas o acuosas reductoras Aunque el material de revestimiento puede ayudar a prevenir reacciones no deseadas de una muestra con una pared del reactor de acero inoxidable, quedan varios problemas. Si se forma un gas corrosivo, por ejemplo sulfuro de hidrógeno, este gas podría reaccionar con la superficie descubierta de la cabeza del reactor sentada sobre el revestimiento. Otra desventaja es que no es posible retirar la muestra del reactor sin cambiar la presión.Para superar estas limitaciones, utilizamos una célula de reacción especial, una bolsa de oro flexible con una cabeza de titanio. La superficie de oro es resistente a la corrosión hacia soluciones y gases ácidos o reductores. La superficie de titanio también es muy inerte.Cuándo formar una capa continua de dióxido de titanio, aquí visible en azul oscuro. Durante el muestreo, la bolsa de oro se está reduciendo en volumen. El volumen de la bolsa de oro no debe reducirse en más de un 50% para evitar la formación de torceduras y bordes afilados.Las piezas que se muestran aquí son las piezas individuales de la configuración interna del experimento de bolsa de oro. Se puede ver, desde la parte inferior a la parte superior, la celda de reacción de bolsa de oro flexible, el sistema de sellado de titanio, que consiste en un cabezal de titanio, lavadora, y anillo audaz de compresión, y el tubo de muestreo y la válvula para acceder a la célula de reacción durante el modo de operación. Ahora, transferimos la muestra a la célula de reacción de titanio dorado.En primer lugar, abra y desbloquee la cámara vacía y cargue todo el material de entrada en la bandeja móvil. Cierre y cierre la cubierta frontal. Después de la evacuación de la anti-cámara, use el par de guantes y acercó más a la cubierta interior.Desbloquee y abra la cubierta interior para retirar el material de entrada de la bandeja móvil. Desenvuelva la bolsa de oro limpia y asegure su soporte. Abra la botella de suero que contiene 100 ml de cultivo bacteriano y azufre elemental.Agitar suavemente la botella de suero y transferir el cultivo bacteriano a la bolsa de oro. Inserte la cabeza de titanio con el tubo de montaje en la cubierta de titanio en la bolsa de oro. A continuación, deslice la arandela y el anillo audaz de compresión sobre el tubo de muestreo de titanio.Fije los tornillos de seis olmos en la misma medida para asegurar una distribución uniforme de la presión del sombrero de titanio en el borde superior de la bolsa de oro en la cubierta de titanio. Esta es la superficie de sellado de la célula de reacción de titanio de oro. Vuelva a instalar la válvula de muestreo en la parte superior del tubo de titanio.Apriete bien la mano de conexión. A continuación, asegúrese de cerrar la válvula. Ahora, la pieza central del reactor de alta presión está completamente montada y se puede instalar en el sombrero del reactor.Ahora, la instalación del reactor de alta presión puede tener lugar. Esto viene con una exposición muy corta del extremo abierto del tubo de muestreo a la atmósfera circundante, ya que la válvula de muestreo tiene que ser removida para obtener el tubo a través del sello del tornillo en el cabezal del reactor. Deje de quitar la válvula de muestreo y los tornillos del tubo de muestreo.Guiar el tubo a través de la cabeza del reactor, deslizar el tornillo grande sobre el tubo, y fijar la cubierta pequeña. Ahora el conjunto de celda de reacción no puede deslizarse hacia atrás a través de la cabeza del reactor y ambas manos están libres de volver a instalar la válvula de muestreo. Retire el cabezal del reactor del vicio del banco para instalarlo en el recipiente del reactor.El cabezal del reactor, incluida la pareja térmica, tiene que colocarse cuidadosamente en el recipiente del reactor, para no dañar la bolsa de oro o la pareja térmica. Por último, la cubierta robusta, equipada con el anillo dividido y los pernos de compresión, se fija alrededor del cabezal del reactor y el recipiente para sellar adecuadamente el sistema. El reactor de alta presión se monta cuidadosamente en el dispositivo de balanceo para evitar posibles lesiones, especialmente hematomas en los dedos.El reactor de alta presión está fijado por dos abrazaderas deslizadas sobre un par de tornillos. Las arandelas y las tuercas de tornillo sujetan las abrazaderas en su lugar. Conecte las unidades de control de la pareja térmica y del sensor de presión.Es importante asegurar la longitud suficiente de los cables para el movimiento de balanceo, evitando al mismo tiempo que su contenido caliente sus superficies. Por último, deslice el elemento calefactor sobre el recipiente del reactor y apriete su bloqueo de tornillo. El agua para presurizar el sistema se toma de un depósito por una bomba de alta presión.Se transfiere a través de capilares de acero inoxidable al reactor de alta presión. El balanceo del reactor de alta presión garantiza una mezcla exhaustiva de la célula de reacción. Por ejemplo, de las fases de gas, fluido y/o sólido en él.La velocidad de balanceo más lenta es importante para evitar el daño de la bolsa de oro por sólidos de movimiento rápido, o por la formación debido a los efectos de gravedad en el oro flexible a temperaturas elevadas. Nuestro sistema es capaz de girar alrededor en el ángulo verde y amarillo marcado en el indicador, que está cerca de 180 grados. Los parámetros experimentales son registrados simultáneamente por un software.Para tomar una muestra, se une una jeringa de 5 mililitros a la pequeña interfaz de bloqueo de la válvula de muestreo en la parte superior del reactor de alta presión. Abra la válvula con cuidado. La muestra líquida es empujada a la jeringa automáticamente por la sobrepresión dentro de la célula de reacción.Cierre la válvula después de que el volumen de la muestra alcance un mililitro. Separe la jeringa. La muestra de la jeringa se transfiere inmediatamente a un tubo de dos mililitros para su posterior procesamiento.La determinación de la reducción microbiana del hierro férrico al hierro ferroso en la célula de reacción se logra mediante el análisis fotométrico. Una serie de soluciones estándar de hierro ferroso que contienen un complejo e indicador de hierro ferroso dependiente de la concentración de color púrpura, la ferroceno de hierro, sirve como agente de calibración. Los resultados del experimento del reactor de alta presión con una célula de reacción especial de titanio de oro muestran que la bacteria oxida el azufre y el hierro férrico al hierro ferroso y que hay un efecto significativo en la presión.En la figura, se muestra el aumento de las concentraciones de hierro ferroso durante el período de 22 días para el experimento realizado a presiones de una barra y 100 bar. Aproximadamente, se detectaron 31 y 13 mililitros de hierro ferroso en los ensayos en una barra y 100 bar, respectivamente. Esto demuestra claramente que las células microbianas estaban activas incluso a 100 bar, pero que su actividad de reducción de hierro férrico fue significativamente menor a alta presión.La imagen del microscopio electrónico de barrido muestra que las células en forma de varilla crecen en experimento a baja y alta presión. La célula de reacción flexible de titanio de oro desarrollada por Seyfried y sus compañeros de trabajo en 1979 tiene el potencial de ser utilizada para una amplia gama de investigaciones científicas, y todas ellas incluyendo reacciones con gases y fluidos corrosivos. Una aplicación podría ser la determinación de la solubilidad de hierros y gases a altas presiones y temperaturas.Otra podría ser la determinación de las reacciones que se están sucediendo en un durante la formación de aceite y gases. Y el tercero, como en el estudio aquí, podría estar investigando reacciones microbianas a presiones y temperaturas elevadas.

Research

JoVE Journal

Engineering

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

La cuantificación de las concentraciones de hidrógeno en superficies e interfaces de capas y materiales a granel a través de perfiles de profundidad con el análisis de Reacción nuclear

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

Investigación

Ingeniería

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

Dinámica de los poros a escala embalse condición de imagen de la Reacción en carbonatos Uso de Sincrotrón Tomografía rápida

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

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Cultivo in vitro de células a partir de epicárdicos del corazón de embriones de ratón

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

Dispositivo de adsorción Basado en una microbalanza de cristal Langatate de alta temperatura y alta presión de adsorción de gas en la zeolita 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

Localización del defecto subsuperficial mediante calentamiento estructurado mediante termografía fototérmica proyectada con láser

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

Visual basado en la caracterización de la propuesta del partícula incipiente en sustratos Regular: de Laminar a turbulentas condiciones

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

Proyección de imagen de escala de poro y caracterización de hidrocarburos depósito Roca mojabilidad en condiciones subsuperficiales mediante microtomografía de rayos x

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

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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

Impresión 3D multimodal de fantasmas para simular tejido biológico

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

Estudio de un proceso de patrón de puntos en materiales flexibles utilizando la tecnología de grabado en caliente de tipo de impresión de impacto

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 ...