Инжењерирани микроби повлаче критичне минерале из рударског отпада

Упознајте микробере које рунцх монтине рударског отпада

Аутор: Ванесса Батес Рамирез Уредио Сарах Левин Фрасиер

На северној ивици Чиле-а Атацама пустиња седи гомилу стена које су толико велике да га можете видети од свемира – и то је укида и невидљиве активности. Милијарде микроба је тешко на раду растворљиве једињења у овом џиновском насипу здробљене руде из Есцондиде, највећег рудника бакра на планети.

„Микроби су најстарији рудари на свету“, каже Лиз Деннетт, оснивач и директор покретања рударског рударства, базиран у близини Денвера, Цолоа. „Имали су милијарде година да постану невероватно добро у јело стијене.“

Научници на ендолиту и другде су инжењеринг микроба да би се у овом процесу још боље снашли, назвали су биоминирање – да раде брже, екстрахирају више бакра и чак и извлаче друге врсте минерала. Ендолитх тестира различите микробе да виде који су најповољнији за посао, а затим их излаже на оштре услове да их даље ојачају. „Замислите то као у камп за тренинг суперхероја“, каже Деннетт. На маји је микрофони инжењерски микроби показали екстракцију бакра супериорне од микроба који су пронађени у природи; Његове прве поставке на терену заказане су за касније ове године.

О подржавању научног новинарства

Ако уживате у овом чланку, размислите о подршци нашем награђиваном новинарству Претплата. Куповином претплате помажете да се осигура будућност утицајних прича о открићима и идејама које данас у облику света у облику света.

Биомини, ако се може смањити, може се омогућити смањење ослањања на глобалне ланце снабдевања, који постају све крхки. „Ако можемо да направимо биоминирање, можемо сломити монопол који државе попут Кине имају на критичким металима“, каже Бузе Барстов, биолошки и еколошки инжењер на Универзитету Цорнелл. Барстов води пројекат који се назива микроб-минерално атлас који каталозију микроорганизме, њихове гене и како комуницирају са минералима. Циљ пројекта је изградња генетски инжењерских микроорганизама који могу ефикасно да мине критичне метале.

Као што је више земаља преласка на обновљиву енергију, биће потребна мање фосилних горива, али више минерала као што су литијум, кобалт, бакар, никл и цинк. То нису потребне само за ветротурбине, соларне плоче и батерије; Такође су пресудни за лаптопове и мобилне телефоне који користимо сваки дан. Потражња бакра, посебно је постављена на скок. Прогнозе показују да ће нам требати више бакра у наредних 30 година него што је минирано у целој историји. Велики део снимљеног воћа – који је покупљен висококвалитетним рудом, а мине морају много да раде теже него пре него што би добили исту количину.

Конвенционалне рударске технике су интензивне, скупе и штетне за животну средину. Након употребе експлозива и тешке механизације за извлачење руде са Земље, рударске компаније морају изоловати и прочистити у питање минерале. Често то значи да кршете хемијске обвезнице које држе минерале везане за сумпор у сулфидним рудама. Ово се најчешће врши употребом топлоте кроз процес који се зове топљење или киселину кроз процес који се зове испирање. Топљење захтева изузетно високе температуре, достигнуте паљењем фосилних горива или користећи пуно електричне енергије. Поврх емисија угљен-диоксида, ово генерише, паљење сумпора производи токсични гас сумпор-диоксида. У међувремену, искривљење киселине, носи ризик од дренаже мина киселине, где течности контаминирају реке или подземне воде и наштетију околини екосистема. Сумпорна киселина која се користи за овај процес може нанети штету пре него што то чак и достигне руднике. „Производња сумпорне киселине је веома гадна“, каже Деннетт. „Постоји пуно секундарних и терцијалних ефеката на животну средину.“

Микробови могу исто радове као топлотни и киселини, али њихов трошак и утицај на животну средину су много нижи. „Микроби користе најмање шест различитих механизама за биомину“, каже Барстов. Најчешћа је реакција смањења оксидације, или редок реакција, у којој микроба прекрше хемијске обвезнице у сулфидном руду „једењем“ сумпора и гвожђа. Ово ослобађа минерале у руди, разбијајући их док се не могу растворити у води. Раствор богато минерално је сакупљено у рибњаку након што се исушила из стијене и тада је изложена растварачима и струји која привлаче минерале попут магнета док остављају воду, а иза себе остављају воду, киселина и нечистоће.

Микробима је и даље потребна мала количина сумпорне киселине која ће започети поступак разбијања руде. Глосеви стене попут оне на Чилеиној ружиној пројеку која се зове ХЕАП-а – прскају се мешавином на киселини која само треба да се дода једном јер микроби природно чине више киселином док крше хемијске обвезнице руде. „Замена (већина) сумпорне киселине је велика економска корист, јер често може бити највећи оперативни трошак за рудник,“ каже Сасха Милсхтеин, оснивач транзицијског биоминала, компанија која анализира ДНК микроба пронађена у рудама да развију прилагођене адитиве за повећани бакар.

Иако процес избегава токсичне емисије гаса, користи мању енергију и воду од конвенционалних метода и минимизира опасне хемикалије, има своја ограничења. Спорије је од традиционалног рударства: док топљење може трајати сатима до дана, а кисело испирање траје дане до недеља, микроби раде свој рад током неколико месеци. Они су осетљиви на ниво пХ, температуре и влаге и могу се убити или успорити променама у било којем од њих. И они и даље производе кисела решења која је потребно да буду садржане и третиране. Док је Барстов то ставља „, биомининг неће бити еколошка панацеја; само ће бити само мало боље од онога што сада радимо.“

Реално обећање о биоминирању је да може да се истисне више од стена него конвенционалне методе. „Модерне рударске технологије“ Скима крема „економски вредних метала са депозита и остављају све остало иза (отпадне стене зване) репа“, каже Барстов.

Тај отпад вреди много више него што обично добија заслуге. У недавно је објављено студија Наука Откривено да је опорављање минерала у отпаду из постојећих америчких мина могао да се састане скоро свим критичним минералним потребама у земљи; Опоравак само 1 процента битно смањило ослањање увоза за многе елементе. „Ако су велике руднике управо додале додатна средства за опоравак, то би могло донијети потребне минерале у производњу релативно брзо“, каже оловни аутор студије Елизабетх Холлеи, рударско инжењер у колозији.

Сидни отпад са бакрама може да држи комадиће телуриј, кобалта или цинка; Угаљни пепео може да садржи литијумске, манган и ретке земље Земље. Количине су премалене да би се уобичајени рудници сметали, али нису премали за микробе. Поред тога што се користи у хеап испирању или пумпају равно у земљу, микроби се могу директно наносити на токове отпада, где могу да извуку малене количине минерала који могу да буду значајни.

Микробови могу бити најстарији рудари на свету, али биоминирање као технологија још увек је нова, Милсхтеин Нотес и још увек не користи пуну сложеност микробичких екосистема. „Гропови који најбоље делују на терену имају успешне екосистеме разноликих микроба који раде заједно“, каже он. „Мислим да ће се следећа генерација биоминанта морала да се супротстави том сложеношћу.“