Joey Kyber / Пікселі, CC BY-SA 

Біомінінг - це техніка, яку обіцяє наукова фантастика: величезний бак, наповнений мікроорганізмами, які вилуговують метал з руди, старі мобільні телефони та жорсткі диски.

Це звучить футуристично, але в даний час використовується для отримання близько 5% світового золота і 20% міді у світі. Він також використовується в меншій мірі для добування елементів нікелю, цинку, кобальту та рідкоземельних елементів. Але, мабуть, це найбільш захоплюючий потенціал - це видобуток рідкоземельних елементів, які мають вирішальне значення у всьому, від мобільних телефонів до технології відновлюваної енергії.

Шахта Мері Кетлін, виснажена уранова шахта на північному заході Квінсленду, містить приблизно 10 мільярдів доларів США в стихій рідкісних землях. Біомінінг пропонує економічно вигідний та екологічно чистий варіант його виходу.

Біомінінг настільки універсальний, що його можна використовувати на інших планетарних тілах. Біолічінг на міжнародній космічній станції показали, що мікроорганізми з екстремальних середовищ Землі можуть вилуговувати велику різноманітність важливих мінералів і металів із гірських порід при впливі холоду, тепла, радіації та вакууму простору.

Деякі вчені навіть вірять ми не можемо колонізувати інші планети без допомоги біомінуючих технологій.

Як це працює?

Мікроорганізми в цистернах вилуговують корисні копалини з будь-якого вихідного матеріалу. Надано Національною лабораторією Тихоокеанського північного заходу.

Біомінізація відбувається у великих, закритих реакторах з перемішаним баком (біореактори). Ці пристрої, як правило, містять воду, мікроорганізми (бактерії, археї чи гриби), рудний матеріал та джерело енергії для мікробів.

Джерело необхідної енергії залежить від конкретного мікроба, необхідного для роботи. Наприклад, золото і мідь біологічно «вилуговуються» з сульфідних руд, використовуючи мікроорганізми, які можуть отримувати енергію з неорганічних джерел, шляхом окислення сірки та заліза.

Однак рідкоземельні елементи піддаються біологічному вилученню з несульфідних руд за допомогою мікроорганізмів, які потребують джерела органічного вуглецю, оскільки ці руди не містять корисного джерела енергії. У цьому випадку додають цукри, щоб мікроби могли рости.

Усі живі організми потребують металів для проведення основних реакцій на ферменти. Люди отримують свої метали від концентрацій мікроелементів у своїй їжі. Мікроби, однак, отримують метали, розчиняючи їх з мінералів у їхньому середовищі. Вони роблять це шляхом отримання органічних кислот та сполук, що зв'язують метали. Вчені експлуатують ці ознаки, змішуючи мікроби в розчині з рудами і збираючи метал, коли він пливе до верху.

Температуру, цукри, швидкість перемішування резервуара, кислотність, рівень вуглекислого газу та кисню потрібно контролювати та налагоджувати, щоб забезпечити оптимальні умови роботи

Переваги біомінування

Традиційні методи видобутку потребують жорстких хімічних речовин, багато енергії та виробляють багато забруднюючих речовин. Навпаки, біомінінг витрачає мало енергії і виробляє мало мікробних побічних продуктів, таких як органічні кислоти та гази.

Оскільки це дешево і просто, біомінування може ефективно використовувати низькосортні джерела металів (наприклад, шахтні хвости), що в іншому випадку було б неекономічно за допомогою традиційних методів.

Країни все частіше звертаються до біоміні, таких як Фінляндія, Чилі та Уганда. Чилі вичерпав значну частину багатих міддю руд і зараз використовує біодобування, а Уганда видобуває кобальт з хвостів мідних шахт вже більше десяти років.

Навіщо нам потрібні рідкоземельні елементи?

Рідкоземельні елементи включають групу лантанідів 15 біля нижньої частини періодичної таблиці, плюс скандій та ітрій. Вони широко використовуються майже у всій електроніці і все частіше користуються електроенергією та відновлювальною енергетикою.

Унікальні атомні властивості цих елементів роблять їх корисними як магніти, так і люмінофори. Вони використовуються як сильні легкі магніти в електромобілях, вітрогенераторах, жорстких дисках, медичному обладнанні та люмінофорах для освітлення енергоефективності та світлодіодів мобільних телефонів, телевізорів та ноутбуків.

Незважаючи на свою назву, рідкоземельні елементи не рідкісні, а деякі насправді є більш рясними, ніж мідь, нікель та свинець у земній корі. Однак, на відміну від цих первинних металів, які утворюють руди (природний мінерал або гірські породи, з яких корисну речовину легко витягти), рідкоземельні елементи широко розповсюджуються. Таким чином, щоб бути економічно доцільним, вони, як правило, видобуваються як вторинні продукти поряд із первинними металами, такими як залізо та мідь.

Понад 90% рідкоземельних елементів у світі надходить з Китаю, де виробничі монополії, обмеження торгівлі та незаконний видобуток спричинили ціни до різко коливатися за роки.

Більшість технологій відновлюваної енергії залежать від рідкоземельних металів. Pixabay

Звіти з Департамент енергетики США, Європейський Союз, А Комісія з розвідки США позначили кілька рідкісноземельних елементів як критичні матеріали, виходячи з їх важливості для чистої енергії, високого ризику постачання та відсутності замінників.

Ці доповіді заохочують дослідження та розробки альтернативних методів видобутку, таких як біоміні, як потенційна стратегія зменшення наслідків.

Слухаючи ці дзвінки, лабораторії в Росії Curtin та Берклі Університети використовували мікроорганізми для розчинення звичайних мінералів, що несуть рідкісні землі. Ці експериментальні масштабні дослідження показали багатообіцяючі результати, коли темпи видобутку зросли ближче до звичайних методів видобутку.

Оскільки більшість електроніків мають гостро короткий термін експлуатації та погану переробку, лабораторії проводять експерименти з «міським» біомінірованием. Наприклад, дослідження з біовилучення бачили успіх у вилучення рідкоземельних елементів з фосфорного порошку вистилання флуоресцентних глобусів та використання мікроорганізмів для переробки рідкоземельних елементів з електронних відходів, таких як магніти на жорсткому диску.

Рідкоземельні елементи мають вирішальне значення для майбутнього нашої технології. Біомінінг пропонує спосіб отримання цих цінних ресурсів способом, який є екологічно стійким та економічно можливим.

про автора

Маркос Вутсінос, кандидат кандидат геодеміобіологічних наук, Університет Мельбурна

Ця стаття була спочатку опублікована на Бесіда. Читати оригінал статті.

Суміжні книги

Фінанси та інвестиції в кліматичну адаптацію в Каліфорнії

Джессі М. Кінан
Ця книга служить керівництвом для місцевих органів влади та приватних підприємств, оскільки вони проводять в незвідану воду інвестицій в адаптації до зміни клімату та стійкість. Ця книга слугує не лише керівництвом з ресурсів для визначення потенційних джерел фінансування, але також як дорожня карта управління активами та процесами державних фінансів. Він висвітлює практичну взаємодію між механізмами фінансування, а також конфлікти, які можуть виникнути між різними інтересами та стратегіями. Хоча основна увага цієї роботи приділяється штату Каліфорнія, ця книга пропонує більш широке уявлення про те, як штати, органи місцевого самоврядування та приватні підприємства можуть зробити ті найважливіші перші кроки для інвестицій у колективну адаптацію суспільства до зміни клімату. Доступний на Amazon

Природні рішення для адаптації до зміни клімату в міських районах: зв'язки між наукою, політикою та практикою

автор: Надя Кабіш, Хорст Корн, Джутта Штадлер, Алетта Бонн
Ця книга з відкритим доступом об'єднує результати досліджень та досвід науки, політики та практики, щоб висвітлити та обговорити важливість природних рішень для адаптації до кліматичних змін у міських районах. Акцентовано увагу на потенціалі природоорієнтованих підходів до створення різноманітних переваг для суспільства.

Доповіді експертів містять рекомендації щодо створення синергії між поточними політичними процесами, науковими програмами та практичним впровадженням змін клімату та природоохоронних заходів у глобальних міських районах. Доступний на Amazon

Критичний підхід до адаптації до зміни клімату: дискурси, політика та практика

автор: Сіля Клепп, Лібертад Чавес-Родрігес
Цей відредагований том об'єднує критичні дослідження дискурсів, політики та практики адаптації до зміни клімату з багатопрофільної точки зору. Спираючись на приклади країн, включаючи Колумбію, Мексику, Канаду, Німеччину, Росію, Танзанію, Індонезію і Тихоокеанські острови, глави описують, як заходи адаптації трактуються, трансформуються та здійснюються на низовому рівні, і як ці заходи змінюються або заважають відносини влади, правовий плюралізм та місцеві (екологічні) знання. В цілому книга кидає виклик усталеній перспективі адаптації до зміни клімату, враховуючи питання культурного різноманіття, екологічного правознавства та прав людини, а також феміністський або міжсекційний підхід. Цей інноваційний підхід дозволяє проаналізувати нові конфігурації знань та влади, що розвиваються в ім'я адаптації до зміни клімату. Доступний на Amazon

Від видавця:
Покупки в Amazon йдуть на те, щоб покрити витрати на привезення вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, та ClimateImpactNews.com безкоштовно і без рекламодавців, які відстежують ваші звички перегляду. Навіть якщо ви натискаєте на посилання, але не купуєте ці вибрані продукти, все, що ви купуєте за той же візит на Amazon, платить нам невелику комісію. Додаткових витрат для вас немає, тому, будь ласка, внесіть свої зусилля. Ви також можете використовуйте цю посилання в будь-який час користуватися Amazon, щоб ви могли допомогти підтримати наші зусилля.