Erzlaugung, Leaching, mikrobielle Erzlaugung, Verfahren der Biohydrometallurgie/Biogeotechnologie, mit denen mittels Mikroorganismen Metalle aus metallarmen Erzen in Lösung gebracht werden. Für eine erfolgreiche E. sind mehrere Faktoren von Bedeutung: 1) Vorhandensein von Wasser. 2) Erze, die Elemente enthalten, die von Mikroorganismen oxidiert werden können (bei eisen- und schwefelarmen Gesteinen werden Pyrit (FeS₂), elementarer Schwefel oder Fe₂(SO₄)₃-Lösung zugesetzt). Die oxidierten Metalle müssen anschließend die gewünschten Metalle oder Mineralsulfide oxidieren. 3) Billige Extraktionsmöglichkeiten für das zu gewinnende Element aus stark verdünnten wäßrigen Lösungen. 4) Bedingungen, die ein Wachstum der entsprechenden Mikroorganismen (z. B. Vorhandensein billiger chemischer Verbindungen als Wachstumssubstrate) ermöglichen, um so die erforderlichen Reaktionen durchführen zu können.

Bakterien erfüllen bei der E. mehrere Funktionen: 1) Produktion von H₂SO₄ als wichtigem Agens; 2) Oxidation der unlöslichen Sulfide zu löslichen Sulfaten; 3) Oxidation des bei chemischen Reaktionen gebildeten Fe²⁺ zu Fe³⁺; 4) Abbau von z. B. FeS₂. Das dabei gebildete reduzierte Eisen und der Schwefel werden von den Mikroorganismen als Energiequelle genutzt.

Die E. wird insbesondere mit chemolithotrophen Bakterien (Thiobacillus-Arten, z. B. T. thiooxidans, T. ferrooxidans) durchgeführt, deren Energiequelle Sulfide, elementarer Schwefel und lösliche Thiosulfate sind, alternativ aber auch Fe²⁺ sein kann. Diese oxidieren den Schwefel (S⁰, S^2-) (Gl. 1) und Eisen (Fe²⁺) (Gl. 2):

2 S⁰ + 3 O₂ + 2 H₂O → 2 H₂SO₄ (1)

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

Die Bildung von H₂SO₄ ist auch für das Wachstum der acidophilen Bakterien (pH-Optimum bei 2,0) von Bedeutung.

"Leaching"-Verfahren werden vor allem mit sulfidischen Kupfererzen durchgeführt, die gleichzeitig Eisen enthalten (insbesondere CuFeS₂, Kupferkies oder Chalcopyrit; Cu₂S, Chalcocit; CuS Covellit) oder mit Pyrit vergesellschaftet sind. Beispiele für die bakterielle Oxidation der sulfidischen Erze sind:

4 FeS₂ + 15 O₂ + 2 H₂O → 2 Fe₂(SO₄)₃ + 2 H₂SO₄ (3)

4 CuFeS₂ + 17 O₂ + 2 H₂SO₄ → 4 CuSO₄ +

2 Fe₂(SO₄)₃ + 2 H₂O (4)

2 Cu₂S + 5 O₂ + 2 H₂SO₄ → 4 CuSO₄ + 2 H₂O (5)

CuS + 2 O₂ → CuSO₄ (6)

Die unlöslichen Sulfide werden so in lösliche Sulfate umgewandelt und damit in Lösung gebracht. Zu diesem direkten Einfluß der Mikroorganismen (direkte Laugung) kommt als Folge der Bildung von Eisen(III)-sulfat (Gl. 3 und 4) ein indirekter Effekt (indirekte Laugung) hinzu. Die bakteriell gebildeten Ferri-Ionen wirken auf rein chemischen Wege auf unlösliche Sulfide (und auch auf UO₂) ein. Dabei wird das Metallsulfid oxidiert und Fe³⁺ reduziert:

Cu₂S + 2 Fe₂(SO₄)₃ → 2 CuSO₄ + 4 FeSO₄ + S⁰ (7)

2 FeS₂ + 2 Fe₂(SO₄)₃ → 6 FeSO₄ + 4 S⁰ (8)

CuFeS₂ + 2 Fe₂(SO₄)₃ → CuSO₄ + 5 FeSO₄ + 2 S⁰ (9)

UO₂ + Fe₂(SO₄)₃ → UO₂SO₄ + 2 FeSO₄ (10)

Die Produkte dieser chemischen "Leaching"-Reaktionen sind Fe²⁺ und S⁰, die als Energiequelle für das Wachstum der Bakterien dienen. Kupfer kann aus der CuSO₄-Lösung leicht abgetrennt werden.

Für einen effektiven chemischen "Leaching"-Prozeß ist ein hohes Fe³⁺/Fe²⁺-Verhältnis notwendig. Dieses wird – nach Gl. 2 – durch bakterielle Regeneration der Ferri-Ionen erreicht.

Die Laugung mit kohlenstoffheterotrophen Mikroorganismen nutzt deren Fähigkeit zur Bildung gesteinsauflösender Metabolite (Fettsäuren, Citronensäure) durch Bildung von Metabolit-Chelat-Komplexen. Nachteilig bei diesen Laugungsverfahren ist die Bereitstellung eines Substrates als Kohlenstoff- und Energiequelle. Zu diesem Verfahren müssen auch die kohlenstoffautotrophen chemolithotrophen Mikroorganismen gezählt werden, wenn das zu laugende Material (wie z. B. oxidische Erze, silicathaltige Gesteine) keine energieliefernden Oxidationsschritte zuläßt. Das energieliefernde Substrat muß in Form von Schwefel oder FeSO₄ bereitgestellt werden.

Die E. wird gegenwärtig technisch auf speziell vorbereiteten Halden (Haldenlaugung), durch Hanglaugung und in Einzelfällen in speziellen Reaktoren durchgeführt.

Die Kupfer- und Urangewinnung durch mikrobielle E. besitzt die größte Bedeutung. In den USA wird ca. 10 % der gesamten Kupferproduktion durch E. gewonnen. Andere Metalle (Zn, Ni, Pb u. a.) können in ähnlicher Weise gewonnen werden. Diskutierte und bearbeitete Projekte sind die Gewinnung von seltenen Erdmetallen, die Gewinnung von Al, Fe, Ti, Mo, Si durch Umwandlung silicatischer Mineralien u. a.

Ein Vorteil der mikrobiellen E. aus erzarmen Gesteinen ist z. B. die Verhinderung von Umweltkontaminationen durch saure und kupferhaltige Auswaschungen von Halden und Grubengewässern. Ein Problem für den Gewässerschutz und damit für die Umwelt ist die unkontrollierte mikrobielle E. in unsachgemäß aufgeschütteten Halden.