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微生物變身“礦工”開采金屬


錄入時間:2024-1-18 15:10:06

  硒是元素周期表中的第34號元素,對維持動物細胞的功能至關重要。但就像氧氣和水一樣,太高濃度的硒也會變得有毒。

  硒天然存在于煤炭礦床和硫化礦石中。采礦過程會產生剩余的巖石,流經這些巖石的雨水或融雪可將硒帶到附近的水道中,被浮游生物直接吸收到組織中。而以浮游生物為食的魚類可能會在體內積累過量的硒,導致生長出現缺陷。因此,采礦業正在尋找創新的方法來管理硒并保護魚類種群。

  如何在滿足可持續開采需求的同時減輕環境影響?答案就在人們腳下,這里可能潛伏著許多不同類型的有機體,它們或能掀起行業變革的波瀾。

  細菌可“吃掉”水中硒

  為了找到答案,人們必須從地球本身尋找基因數據。

  美國雅虎新聞網近期刊文稱,一些細菌可“吃掉”硒;蛘吒_切地說,它們的碳代謝已進化到將元素從溶解狀態轉化為固體形態。

  在加拿大不列顛哥倫比亞省麋鹿谷的煤礦,泰克資源公司在大型廢石坑填充地下水,并通過特殊細菌處理降低流域中的硒含量。

  泰克資源公司的水處理設施已開始發揮作用。這種方法可去除水中95%至99%的硒。監測顯示,處理后下游的硒濃度逐漸降低并趨于穩定。

  微生物自然浸出金屬

  據美國采礦技術網報道,在加拿大滑鐵盧大學的最新研究中,研究人員利用微生物提取出金屬并儲存了采礦廢物中的碳。這種生物浸出法作為傳統提取方法的可持續替代方案越來越受到關注。

  生物浸出法是濕法冶金的一種應用,可減少采礦對環境的影響。該法首先在富含礦物質的礦石儲罐中培養喜愛金屬的微生物,然后利用這些微生物的代謝活動,有效地從采礦廢物中提取有價值的金屬。

  細菌和真菌等微生物具有分解復雜礦物質并從礦石中提取有價值金屬的能力。研究觀察到,正如巖石隨著時間的推移與空氣和水一起風化一樣,微生物也有類似的風化過程。特別是應用于細粒巖石或礦石加工產生的礦物廢料等副產品時,它可以加速風化過程。鎳和鈷是最適合此方法的金屬。最新研究還證明生物浸出法在提取銅、金和鈾等關鍵金屬方面的有效性。

  據英國《自然》網站報道,在美國愛達荷國家實驗室的實驗中,氧化葡萄糖桿菌分泌的葡萄糖酸混合物,比同等濃度的商業純葡萄糖酸更能從工業廢物中浸出稀有金屬。

  目前全球大多數銅是通過熔爐冶煉獲得的,這會造成空氣和水的污染。還有約20%的銅通過濕法冶金獲得,這一過程中會用到強酸,對環境也有很大影響,F在越來越多的公司采用生物浸出法,讓微生物自然地浸出金屬銅。

  微生物讓采礦更環保

  礦業巨頭澳大利亞力拓公司支持了多個研發項目,以尋找從受采礦影響的水中回收金屬的生物方法。一些微生物可將細小的沙粒結合在一起以抑制灰塵。另一些微生物可幫助礦業公司提取稀土元素,用于節能燈泡和混合動力汽車電池。美國國防高級研究計劃局已投資約4300萬美元用于開發稀土生物采礦技術。

  人類與微觀世界的關系正經歷著一場巨大的范式轉變,人們一直認為,微生物是無處不在的不起眼角色,也是人們需防范的疾病傳播媒介。但今天,探索這些微小卻很強大的生物如何幫助人們應對環境挑戰的旅程已經開始。


來源:科技日報

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