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DesulfurikationMit Desulfurikation (bzw. bakterielle Sulfatreduktion) bezeichnet man die Reduktion von Sulfat zu Sulfid bzw. Schwefelwasserstoff durch bestimmte Bakterien (Desulfurizierer). Als Reduktionsmittel werden verschiedene organische Stoffe oder elementarer Wasserstoff (H2) verwendet. Bruttogleichungen für Beispiele derartiger Redoxreaktionen lauten:
Diese Umsetzungen sind exergon und dienen den sulfatreduzierenden Bakterien als Energiequelle. Die Sulfatreduktion verläuft über mehrere Zwischenstufen. Weiteres empfehlenswertes Fachwissen
Desulfurizierer und ihre Eigenschaften
Desulfurizierer sind obligat anaerobe Bakterien, kommen nur in anoxischen Milieus vor und verwerten als Reduktionsmittel hauptsächlich Stoffe, die im fermentativen Abbau organischer Stoffe durch fermentative Bakterien als Endprodukte entstehen, vor allem Alkohole, organische Säuren, elementarer Wasserstoff. Sie können durch ihre Fähigkeit, Sulfat als Oxidationsmittel zu nutzen, Energie aus der Oxidation von Stoffen gewinnen, die von fermentativen Bakterien nicht genutzt werden können und deshalb von diesen als Endprodukte ausgeschieden werden. Innerhalb der Proteobakterien findet man sie in der Deltagruppe und zwar in den Ordnungen Desulfobacterales, Desulfovibrionales und Syntrophobacterales. Beispiele für einzelne Gattungen sulfatreduzierender Bakterien der Deltaproteobacteria sind: Desulfovibrio, Desulfuromonas, Desulfobulbus, Desulfobacter, Desulfococcus, Desulfosarcina, Desulfonema und Desulfotomaculum. Außer bei den Deltaproteobakterien tritt die Sulfatatmung weiterhin in dem Phylum Thermodesulfobacteria und in der Ordnung Clostridiales der Abteilung Firmicutes (Gattung Desulfotomaculum) auf. Auch in der Domäne Archaea sind Desulfurizierer zu finden, z.B. die Gattung Archaeglobus. Ökologische BedeutungDie bakterielle Sulfatreduktion ist ein wichtiger Abschnitt im Schwefelkreislauf der oberen Erdschichten. Sie ist dort neben vulkanischen Entgasungen eine der hauptsächlichen Quellen von Schwefelwasserstoff. Wie die Bruttogleichungen zeigen, wird der pH-Wert durch Desulfurikation erhöht (Bildung von OH−-Ionen bzw. Verbrauch von H+-Ionen). Desulfurikation findet in fast allen anoxischen Bereichen statt, die Sulfat und verwertbare organische Stoffe oder elementaren Wasserstoff enthalten. Schwefelwasserstoff wirkt auf Lebewesen giftig. Auch die Desulfurizierer sind empfindlich gegenüber den von ihnen selbst gebildeten Schwefelwasserstoff. In natürlichen Habitaten ist der gebildete Schwefelwasserstoff jedoch meistens unschädlich, da er mit vielen Metall-Ionen schwer wasserlösliche Metallsulfide bildet. In natürlichen Habitaten ist besonders die Ausfällung von Eisen- und Sulfid-Ionen als schwarzes Eisenmonosulfid FeS von Bedeutung:
Dieser Vorgang ist die Ursache für die Schwarzfärbung von anoxischen Gewässersedimenten, zum Beispiel Schlammsedimenten von Teichen und Seen und etwas tieferen Schichten von Wattschlick. Bekannt sind die schwarzen Sedimente des Schwarzen Meeres, das daher seinen Namen erhalten haben soll. Durch weitere Einwirkung von Schwefelwasserstoff auf Eisenmonosulfid kann über mehrere Zwischenstufen Eisendisulfid FeS2 gebildet werden, also die Minerale Pyrit oder Markasit. Technische BedeutungAn der Oberfläche unedler Metalle wird in Kontakt mit Wasser unter Bildung von Metall-Ionen elementarer Wasserstoff gebildet. Als Beispiel sei Eisen bzw. eine Eisenlegierung, zum Beispiel Stahl, gewählt:
Die so gebildete Wasserstoffschicht haftet meistens auf der Oberfläche der Eisenlegierung und verhindert ein Fortschreiten des Vorgangs („Passivierung“). Unter anoxischen Bedingungen in Gegenwart von Sulfat kann es aber zu Korrosion durch sulfatreduzierende Bakterien kommen, die den Wasserstoff mit Sulfat oxidieren und so die Metalloberfläche freilegen, so dass es zur weiteren Bildung von Wasserstoff und weiteren Metallauflösung (Korrosion) kommt:
Durch sulfatreduzierende Bakterien verursachte Stahlkorrosion ist unter anderem in der Erdölgewinnung von Bedeutung. Literatur
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Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Desulfurikation aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. |