Ługowanie jest to rodzaj ekstrakcji chemicznej określonych związków lub pierwiastków przy wykorzystaniu odpowiednio dobranych i selektywnie działających rozpuszczalników. Jest ono stosowane szczególnie często do pozyskiwania miedzi z rud siarczkowych, przy czym największą wydajność ługowania otrzymuje się w środowisku kwaśnym. Jeżeli użycie kwasu jest niemożliwe (np. w obecności węglanu wapnia, gdyż dochodzi do uszczelnienia podłoża przez zagipsowanie) stosowane są alternatywne metody, m.in. ługowanie amoniakalne lub cyjankiem (Ostrowski i Skłodowska, 1996).
Biologiczne ługowanie metali opiera się na wykorzystaniu mikroorganizmów jako katalizatorów, np. w reakcjach utleniania siarczków do rozpuszczalnych siarczanów. Do tego celu używa się głównie szczepy różnych chemolitoautotrofów, które pozyskując energię niezbędną do wzrostu działają jednocześnie na korzyść człowieka.
Pierwszą bakterią "zaprzęgniętą" do pracy był Thiobacillus ferrooxidans, który po dysocjacji siarczku metalu na drodze bezpośredniej utlenia grupy siarczkowe do siarczanów czego ostatecznym produktem jest siarczan metalu [ Fe2(SO4)3 ] i kwas siarkowy [ H2SO4 ]. Związki te następnie na drodze pośredniej powodują dalszą korozję minerału.
Podstawową rolę w procesach biologicznego ługowania metali odgrywają mikroorganizmy zdolne do przeżycia w środowisku bardzo kwaśnym. Głównym przedstawicielem tej grupy są bakterie z rodzaju Thiobacillus, których naturalnym środowiskiem bytowania są kwaśne wody kopalniane.
Bakterie z rodzaju Thiobacillus zaliczane są do chemolitoautotrofów, czerpią one energię przede wszystkim z utleniania zredukowanych związków siarki, tj. siarczków, ale przy ich braku mogą wykorzystywać także siarkę pierwiastkową, tiosiarczany i politionaty. Jednak aby bakterie te mogły utlenić siarkę pierwiastkową muszą pobrać ją do wnętrza komórki, co stanowi pewne utrudnienie, gdyż S0 jest nierozpuszczalna w wodzie. W tym celu w komórkach bakterii z rodzaju Thiobacillus znajdują się tuż pod błoną plazmatyczną specjalne ziarenka substancji lipidowych co umożliwia rozpuszczenie siarki w tłuszczach, dzięki czemu bez problemu wnika ona do wnętrza komórki bakteryjnej, gdzie zostaje z powodzeniem utleniona (Kunicki-Goldfinger, 2001). Poszczególne szczepy z rodzaju Thiobacillus różnią się między sobą zdolnością do wykorzystania różnorodnych związków siarki. Ponadto niektóre gatunki mogą pozyskiwać energię także z innych związków nieorganicznych, np.Fe2+. Ogólnie przyjmuje się, że wydajność chemosyntezy u Thiobacillus wynosi 5-9%, a w młodych hodowlach 16-50%.
Na wzrost bakterii tego rodzaju mają także niezaprzeczalny wpływ związki organiczne, które mogą hamować, przez zaburzenie mechanizmów regulacyjnych, bądź stymulować wzrost. Jednak należy pamiętać, że bakterie z rodzaju Thibacillus wykorzystują je jedynie jako dodatkowe źródło węgla lub azotu (Schlegel, 2000).
Szczególnie często wykorzystywany w biohydrmetalurgii szczep to Acidithiobacillus ferrooxidans. Bakteria ta ma kształt drobnej, ruchliwej pałeczki. Jest to bezwzględny chemolitoautotrof i tlenowiec, który pozyskuje energię niezbędną do życia z utleniania zredukowanych związków siarki oraz soli żelazawych [ Fe2+ ]. Optymalne pH dla tej bakterii to 1,5 do 2,5, przy czym minimalne pH wynosi około 1,2. Acidithiobacillus ferrooxidans wykazuje naturalną tolerancję na dosyć duże stężenia metali ciężkich co znacznie zwiększa jego użyteczność w praktyce przemysłowej.
Szczepem ściśle współpracującym w procesie bioługowania z Acidithiobacillus ferrooxidans jest Acidithiobacillus thiooxidans, który potrafi utleniać siarkę elementarną. Jest to również bezwzględny chemolitoautotrf i tlenowiec, jednak jak się wydaje ma on niższe optimum pH, około 0,5-1,0.
Rodzaj Thibacillus należy uznać za jedne z najczęściej wykorzystywanych w przemyśle bakterii i jak dotąd wciąż pojawiają się nowe obszary ich wykorzystania. Dlatego też wymagają one ciągłych badań i analiz ponieważ ich biologia kryje wciąż wiele tajemnic, które mogą być użyteczne dla ludzkości.
