Joey Kyber / Pixels, CC BY-SA 

Biomining er den typen teknikk som loves av science fiction: en stor tank fylt med mikroorganismer som lekker metall fra malm, gamle mobiltelefoner og harddisker.

Det høres futuristisk, men det er for tiden brukt til å produsere om 5% av verdens gull og 20% av verdens kobber. Det brukes også i mindre grad til å trekke ut nikkel, sink, kobolt og sjeldne jordartsmaterialer. Men kanskje det mest spennende potensialet er å utvinne sjeldne jordelementer, som er avgjørende for alt fra mobiltelefoner til fornybar energiteknologi.

The Mary Kathleen mine, en utmattet uranmine i nordvest Queensland, inneholder en estimert A $ 4 milliarder i sjeldne jordelementer. Biomining tilbyr et kostnadseffektivt og miljøvennlig alternativ for å få det ut.

Biomining er så allsidig at den kan brukes på andre planetariske kropper. Bioleaching studier På den internasjonale romstasjonen har man vist mikroorganismer fra ekstreme miljøer på Jorden kan lekke et stort utvalg av viktige mineraler og metaller fra bergarter når de blir utsatt for kulde, varme, stråling og vakuum i rommet.

Noen forskere tror selv Vi kan ikke kolonisere andre planeter uten hjelp av biominingsteknologier.

Hvordan virker det?

Mikroorgaismene i tankene lekker ut mineraler fra hvilket som helst kildemateriale. Hilsen av Pacific Northwest National Laboratory.

Biomining foregår i store, lukkede, omrørte tankreaktorer (bioreaktorer). Disse enhetene inneholder generelt vann, mikroorganismer (bakterier, archaea eller sopp), malmmateriale og en energikilde for mikrober.

Kilden til energi som kreves avhenger av den spesifikke mikrobeen som er nødvendig for jobben. For eksempel blir gull og kobber biologisk "utlakket" fra sulfidmalmer ved hjelp av mikroorganismer som kan utlede energi fra uorganiske kilder, ved oksydasjon av svovel og jern.

Imidlertid er sjeldne jordelementer bioleached fra ikke-sulfidiske malmer ved hjelp av mikroorganismer som krever en organisk karbonkilde, fordi disse malmene ikke inneholder en brukbar energikilde. I dette tilfellet blir sukker tilsatt for å tillate at mikroberene vokser.

Alle levende organismer trenger metaller for å utføre grunnleggende enzymreaksjoner. Mennesker får metallene sine fra sporingskonsentrasjonene i maten. Mikrober får imidlertid metaller ved å løse dem fra mineraler i deres miljø. De gjør dette ved å produsere organiske syrer og metallbindende forbindelser. Forskere utnytter disse egenskapene ved å blande mikrober i løsningen med malmer og samle metallet mens det flyter til toppen.

Temperaturen, sukkene, hastigheten som tanken er omrørt, surhet, karbondioksid og oksygenivåer, må alle overvåkes og finjusteres for å gi optimale arbeidsforhold

Fordelene med biomining

Tradisjonelle gruvedriftskrav krever sterke kjemikalier, mye energi og produserer mange forurensende stoffer. Derimot bruker biomining lite energi og produserer få mikrobielle biprodukter som organiske syrer og gasser.

Fordi det er billig og enkelt, kan biomining effektivt utnytte metaller av lav kvalitet (som minutkast) som ellers ville være uøkonomiske ved hjelp av tradisjonelle metoder.

Land blir stadig mer til biomining som Finland, Chile og Uganda. Chile har uttømt mye av sine kobberrike malmer og bruker nå biomining, mens Uganda har utvunnet kobolt fra kobberminneavfall i over tiår.

Hvorfor trenger vi sjeldne jordelementer?

De sjeldne jordelementene inkluderer gruppen av 15 lanthanider nær bunnen av det periodiske bordet, pluss scandium og yttrium. De er mye brukt i omtrent alle elektronikk og blir stadig mer ettertraktet av elbiler og fornybar energi.

De unike atomegenskapene til disse elementene gjør dem nyttige som magneter og fosfor. De brukes som sterke lette magneter i elektriske kjøretøyer, vindturbiner, harddiskstasjoner, medisinsk utstyr og som fosfor i energieffektiv belysning og i lysdioder av mobiltelefoner, fjernsyn og bærbare datamaskiner.

Til tross for deres navn er sjeldne jordartsmessige elementer ikke sjeldne, og noen er faktisk mer rikelig enn kobber, nikkel og bly i jordskorpen. Imidlertid, i motsetning til disse primære metaller som danner malmer (et naturlig forekommende mineral eller en stein hvorfra en nyttig substans lett kan ekstraheres), er sjeldne jordartsmaterialer spredt utbredt. For å være økonomisk gjennomførbart blir de vanligvis mined som sekundære produkter sammen med primære metaller som jern og kobber.

Over 90% av verdens sjeldne jordelementer kommer fra Kina der produksjonsmonopolene, handelsrestriksjoner og ulovlig gruvedrift har forårsaket priser til svinger dramatisk i løpet av årene.

De fleste teknologier for fornybar energi er avhengige av sjeldne jordmetaller. Pixabay

Rapporter fra US Department of Energy, Den Europeiske Union, og US Intelligence Commission har merket flere sjeldne jordartsmetaller som kritiske materialer, basert på deres betydning for ren energi, høy forsyningsrisiko og mangel på erstatninger.

Disse rapportene oppfordrer forskning og utvikling til alternative gruvedriftsmetoder som biomining som en potensiell reduksjonsstrategi.

Løfte disse samtalene, laboratorier i Curtinog Berkeley Universiteter har brukt mikroorganismer til å oppløse felles sjeldne jordbærende mineraler. Disse pilotskalaundersøkelsene har vist lovende resultater, med utvinningsgrader som vokser nærmere til konvensjonelle gruvedrift.

Fordi de fleste elektronikk har en beryktet kort levetid og dårlig resirkulerbarhet, eksperimenterer laboratorier med "urban" biomining. For eksempel har bioleaching studier sett suksess i utvinning sjeldne jordartsmaterialer fra fosforpulveret foring av fluorescerende glober, og bruk av mikroorganismer for å resirkulere sjeldne jordelementer fra elektronisk avfall som harddiskmagneter.

Sjeldne jordelementene er kritiske for fremtiden for teknologien vår. Biomining tilbyr en måte å skaffe disse verdifulle ressursene på en måte som er både miljømessig bærekraftig og økonomisk gjennomførbar.

Om forfatteren

Marcos Voutsinos, PhD kandidat, Geomikrobiologi, University of Melbourne

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

Climate Adaptation Finance and Investment i California

av Jesse M. Keenan
Denne boken fungerer som en guide for lokale myndigheter og private foretak når de navigerer i det ukjente vannet for å investere i klimatilpasning og fleksibilitet. Denne boken tjener ikke bare som en ressursguide for å identifisere potensielle finansieringskilder, men også som en veikart for kapitalforvaltning og offentlige finansprosesser. Det fremhever praktiske synergier mellom finansieringsmekanismer, samt konflikter som kan oppstå mellom ulike interesser og strategier. Mens hovedfokus for dette arbeidet er på delstaten California, gir denne boken bredere innsikt for hvordan stater, lokale myndigheter og private bedrifter kan ta de kritiske første skrittene i å investere i samfunnets kollektive tilpasning til klimaendringer. Tilgjengelig på Amazon

Naturbaserte løsninger for klimaendring i byområder: Sammenheng mellom vitenskap, politikk og praksis

av Nadja Kabisch, Horst Korn, Jutta Stadler, Aletta Bonn
Denne åpne tilgangsboken samler forskningsresultater og erfaringer fra vitenskap, politikk og praksis for å markere og diskutere viktigheten av naturbaserte løsninger for tilpasning til klimaendring i urbane områder. Det legges vekt på potensialet i naturbaserte tilnærminger for å skape flere fordeler for samfunnet.

Ekspertbidragene presenterer anbefalinger for å skape synergier mellom pågående politiske prosesser, vitenskapelige programmer og praktisk implementering av klimaendringer og naturverntiltak i globale byområder. Tilgjengelig på Amazon

En kritisk tilnærming til tilpasning av klimaendringer: diskurser, retningslinjer og praksis

av Silja Klepp, Libertad Chavez-Rodriguez
Dette redigerte volumet samler kritisk forskning om diskurser, tilpasningspraksis, politikk og praksis fra et tverrfaglig perspektiv. Med eksempler fra land som Colombia, Mexico, Canada, Tyskland, Russland, Tanzania, Indonesia og Stillehavsøyene, beskriver kapitlene hvordan tilpasningsforanstaltninger tolkes, forvandles og implementeres på grusrotsnivå og hvordan disse tiltakene endrer eller forstyrrer maktforhold, juridisk pluralismm og lokal (økologisk) kunnskap. Som helhet har boken utfordret etablerte perspektiver for tilpasning av klimaendringer ved å ta hensyn til spørsmål om kulturelt mangfold, miljømessige rettigheter og menneskerettigheter, samt feministiske eller kryssende tilnærminger. Denne innovative tilnærmingen tillater analyser av de nye konfigurasjonene av kunnskap og kraft som utvikler seg i navnet på klimaendringer. Tilgjengelig på Amazon

Fra Utgiver:
Innkjøp på Amazon går for å dekke kostnadene ved å bringe deg InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og ClimateImpactNews.com uten kostnad og uten annonsører som sporer surfevaner. Selv om du klikker på en kobling, men ikke kjøper disse utvalgte produktene, betaler alt annet du kjøper i samme besøk på Amazon oss en liten provisjon. Det er ingen ekstra kostnader for deg, så vær så snill å bidra til innsatsen. Du kan også bruk denne lenken å bruke til Amazon når som helst slik at du kan bidra til å støtte vår innsats.