Published May 21, 2021 | Version v1
Publication Open

Elucidation of Gram-Positive Bacterial Iron(III) Reduction for Kaolinite Clay Refinement

  • 1. Southern University of Science and Technology
  • 2. Universiti Tunku Abdul Rahman
  • 3. National University of Malaysia

Description

Recently, microbial-based iron reduction has been considered as a viable alternative to typical chemical-based treatments. The iron reduction is an important process in kaolin refining, where iron-bearing impurities in kaolin clay affects the whiteness, refractory properties, and its commercial value. In recent years, Gram-negative bacteria has been in the center stage of iron reduction research, whereas little is known about the potential use of Gram-positive bacteria to refine kaolin clay. In this study, we investigated the ferric reducing capabilities of five microbes by manipulating the microbial growth conditions. Out of the five, we discovered that Bacillus cereus and Staphylococcus aureus outperformed the other microbes under nitrogen-rich media. Through the biochemical changes and the microbial behavior, we mapped the hypothetical pathway leading to the iron reduction cellular properties, and found that the iron reduction properties of these Gram-positive bacteria rely heavily on the media composition. The media composition results in increased basification of the media that is a prerequisite for the cellular reduction of ferric ions. Further, these changes impact the formation of biofilm, suggesting that the cellular interaction for the iron(III)oxide reduction is not solely reliant on the formation of biofilms. This article reveals the potential development of Gram-positive microbes in facilitating the microbial-based removal of metal contaminants from clays or ores. Further studies to elucidate the corresponding pathways would be crucial for the further development of the field.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في الآونة الأخيرة، تم اعتبار اختزال الحديد القائم على الميكروبات بديلاً قابلاً للتطبيق للعلاجات الكيميائية النموذجية. يعد اختزال الحديد عملية مهمة في تكرير الكاولين، حيث تؤثر الشوائب الحاملة للحديد في طين الكاولين على البياض والخصائص المقاومة للحرارة وقيمته التجارية. في السنوات الأخيرة، كانت البكتيريا سالبة الجرام في مركز أبحاث تقليل الحديد، في حين لا يُعرف سوى القليل عن الاستخدام المحتمل للبكتيريا إيجابية الجرام لصقل طين الكاولين. في هذه الدراسة، قمنا بالتحقيق في قدرات الحد من الحديديك لخمسة ميكروبات من خلال التلاعب بظروف النمو الميكروبي. من بين الخمسة، اكتشفنا أن Bacillus cereus و Staphylococcus aureus تفوقت على الميكروبات الأخرى تحت الوسائط الغنية بالنيتروجين. من خلال التغيرات البيوكيميائية والسلوك الميكروبي، قمنا بتعيين المسار الافتراضي المؤدي إلى الخصائص الخلوية لتقليل الحديد، ووجدنا أن خصائص تقليل الحديد لهذه البكتيريا إيجابية الجرام تعتمد بشكل كبير على تكوين الوسائط. ينتج عن تكوين الوسائط زيادة في أساس الوسائط وهو شرط أساسي للاختزال الخلوي لأيونات الحديديك. علاوة على ذلك، تؤثر هذه التغييرات على تكوين الأغشية الحيوية، مما يشير إلى أن التفاعل الخلوي لتقليل أكسيد الحديد(III) لا يعتمد فقط على تكوين الأغشية الحيوية. تكشف هذه المقالة عن التطور المحتمل للميكروبات إيجابية الجرام في تسهيل الإزالة الميكروبية للملوثات المعدنية من الطين أو الخامات. سيكون إجراء المزيد من الدراسات لتوضيح المسارات المقابلة أمرًا بالغ الأهمية لمزيد من التطوير في هذا المجال.

Translated Description (French)

Récemment, la réduction microbienne du fer a été considérée comme une alternative viable aux traitements chimiques typiques. La réduction du fer est un processus important dans le raffinage du kaolin, où les impuretés contenant du fer dans l'argile de kaolin affectent la blancheur, les propriétés réfractaires et sa valeur commerciale. Ces dernières années, les bactéries à Gram négatif ont été au centre de la recherche sur la réduction du fer, alors que l'on sait peu de choses sur l'utilisation potentielle des bactéries à Gram positif pour affiner l'argile de kaolin. Dans cette étude, nous avons étudié les capacités de réduction ferrique de cinq microbes en manipulant les conditions de croissance microbienne. Sur les cinq, nous avons découvert que Bacillus cereus et Staphylococcus aureus surpassaient les autres microbes dans des milieux riches en azote. Grâce aux changements biochimiques et au comportement microbien, nous avons cartographié la voie hypothétique menant aux propriétés cellulaires de réduction du fer, et avons constaté que les propriétés de réduction du fer de ces bactéries Gram-positives dépendent fortement de la composition du milieu. La composition du milieu entraîne une basification accrue du milieu qui est une condition préalable à la réduction cellulaire des ions ferriques. En outre, ces changements ont un impact sur la formation de biofilm, ce qui suggère que l'interaction cellulaire pour la réduction de l'oxyde de fer(III) ne dépend pas uniquement de la formation de biofilms. Cet article révèle le développement potentiel de microbes à Gram positif pour faciliter l'élimination microbienne des contaminants métalliques des argiles ou des minerais. D'autres études pour élucider les voies correspondantes seraient cruciales pour le développement ultérieur du domaine.

Translated Description (Spanish)

Recientemente, la reducción microbiana del hierro se ha considerado como una alternativa viable a los tratamientos químicos típicos. La reducción de hierro es un proceso importante en el refinado del caolín, donde las impurezas que contienen hierro en la arcilla de caolín afectan la blancura, las propiedades refractarias y su valor comercial. En los últimos años, las bacterias gramnegativas han estado en el centro de la investigación sobre la reducción de hierro, mientras que se sabe poco sobre el uso potencial de las bacterias grampositivas para refinar la arcilla de caolín. En este estudio, investigamos las capacidades reductoras férricas de cinco microbios mediante la manipulación de las condiciones de crecimiento microbiano. De los cinco, descubrimos que Bacillus cereus y Staphylococcus aureus superaron a los otros microbios en medios ricos en nitrógeno. A través de los cambios bioquímicos y el comportamiento microbiano, mapeamos la vía hipotética que conduce a las propiedades celulares de reducción de hierro y descubrimos que las propiedades de reducción de hierro de estas bacterias Gram-positivas dependen en gran medida de la composición de los medios. La composición de los medios da como resultado una mayor basificación de los medios que es un requisito previo para la reducción celular de iones férricos. Además, estos cambios afectan la formación de biopelículas, lo que sugiere que la interacción celular para la reducción del óxido de hierro(III) no depende únicamente de la formación de biopelículas. Este artículo revela el desarrollo potencial de microbios Gram-positivos para facilitar la eliminación microbiana de contaminantes metálicos de arcillas o minerales. Otros estudios para dilucidar las vías correspondientes serían cruciales para el desarrollo posterior del campo.

Files

pdf.pdf

Files (4.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:bc5068769817cd495c139f3042d5c579
4.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
توضيح الحد من الحديد البكتيري إيجابي الغرام (III) لتنقية طين الكاولينيت
Translated title (French)
Élucidation de la réduction du fer(III) bactérien à Gram positif pour le raffinage de l'argile kaolinite
Translated title (Spanish)
Elucidación de la reducción de hierro bacteriano grampositivo (III) para el refinamiento de arcilla caolinita

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3165693479
DOI
10.3390/molecules26113084

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malaysia

References

  • https://openalex.org/W1513363708
  • https://openalex.org/W1527360744
  • https://openalex.org/W1539546889
  • https://openalex.org/W1545678009
  • https://openalex.org/W1734615767
  • https://openalex.org/W1952708306
  • https://openalex.org/W1984254895
  • https://openalex.org/W1992219719
  • https://openalex.org/W1997200285
  • https://openalex.org/W2002846941
  • https://openalex.org/W2004819970
  • https://openalex.org/W2008180329
  • https://openalex.org/W2037686755
  • https://openalex.org/W2043928912
  • https://openalex.org/W2050298940
  • https://openalex.org/W2054558168
  • https://openalex.org/W2062348077
  • https://openalex.org/W2065356759
  • https://openalex.org/W2070100254
  • https://openalex.org/W2085954519
  • https://openalex.org/W2094070302
  • https://openalex.org/W2097483034
  • https://openalex.org/W2101537088
  • https://openalex.org/W2123783604
  • https://openalex.org/W2162846954
  • https://openalex.org/W2170613670
  • https://openalex.org/W2173171001
  • https://openalex.org/W2491126414
  • https://openalex.org/W2550542562
  • https://openalex.org/W2610847176
  • https://openalex.org/W2936568025
  • https://openalex.org/W2951276752
  • https://openalex.org/W3003699271
  • https://openalex.org/W3033700017