Joey Kyber / Pikselit, CC BY-SA 

Biomining on sellainen tekniikka, jonka tietokirjallisuus lupasi: valtava säiliö, joka on täynnä mikro-organismeja, jotka liuottavat metallia malmista, vanhoista matkapuhelimista ja kiintolevyistä.

Se kuulostaa futuristiselta, mutta sitä käytetään tällä hetkellä tuottamaan noin 5% maailman kullasta ja 20% maailman kuparista. Sitä käytetään myös pienemmässä määrin nikkelin, sinkin, koboltin ja harvinaisten maametallien erottamiseen. Mutta ehkä se on kaikkein jännittävin potentiaali on harvinaisten maametallien erottaminen, jotka ovat ratkaisevia kaikesta matkapuhelimesta uusiutuvan energian teknologiaan.

Mary Kathleenin kaivos, joka on uhanalainen kaivos Luoteis-Queenslandissa, sisältää arviolta $ 4 miljardia harvinaisten maametallien elementtejä. Biomining tarjoaa kustannustehokkaan ja ympäristöystävällisen vaihtoehdon.

Biomining on niin monipuolinen, että sitä voidaan käyttää muissa planeettakappaleissa. Biologisen uuttamisen tutkimukset kansainvälisellä avaruusasemalla on osoitettu, että maapallon äärimmäisissä ympäristöissä olevat mikro-organismit voivat uuttaa paljon erilaisia ​​tärkeitä mineraaleja ja metalleja kivistä, kun ne altistuvat kylmälle, lämpölle, säteilylle ja tyhjiölle.

Jotkut tutkijat uskovat jopa emme voi kolonisoida muita planeettoja ilman biomiiniteknologioiden apua.

Miten tämä toimii?

Säiliöiden mikroorgaanit päästävät mineraaleja mistä tahansa lähteestä. Tyynenmeren Tyynenmeren Luoteis-kansallisen laboratorion suostumus.

Biominesointi tapahtuu suurissa, suljetuissa, sekoitetuissa säiliöreaktoreissa (bioreaktoreissa). Nämä laitteet sisältävät yleensä vettä, mikro-organismeja (bakteereita, arkkia tai sieniä), malmimateriaalia ja mikrobien energialähdettä.

Tarvittava energianlähde riippuu tehtävään tarvittavasta mikrobista. Esimerkiksi kulta ja kupari ovat biologisesti "liuotettuja" sulfidimalmeista käyttäen mikro-organismeja, jotka voivat saada energiaa epäorgaanisista lähteistä rikin ja raudan hapetuksen kautta.

Harvinaisten maametallien elementit ovat kuitenkin biohajoavia ei-sulfidisista malmeista käyttäen mikro-organismeja, jotka tarvitsevat orgaanista hiililähdettä, koska nämä malmit eivät sisällä käyttökelpoista energialähdettä. Tässä tapauksessa lisätään sokereita, jotta mikrobit voivat kasvaa.

Kaikki elävät organismit tarvitsevat metalleja perusentsyymireaktioiden suorittamiseksi. Ihmiset saavat metalleja niiden pitoisuuksista elintarvikkeissaan. Mikrobit hankkivat kuitenkin metalleja liuottamalla ne mineraaleista ympäristöönsä. Ne tekevät tämän tuottamalla orgaanisia happoja ja metallia sitovia yhdisteitä. Tutkijat hyödyntävät näitä piirteitä sekoittamalla mikrobit liuoksessa malmeihin ja keräämällä metallia, kun se kelluu yläreunaan.

Lämpötilaa, sokereita, nopeutta, jolla säiliötä sekoitetaan, happamuutta, hiilidioksidia ja happitasoja on seurattava ja hienosäädettävä optimaalisten työolosuhteiden aikaansaamiseksi

Biologisen käytön hyödyt

Perinteiset kaivosmenetelmät vaativat kovia kemikaaleja, paljon energiaa ja tuottavat monia epäpuhtauksia. Sitä vastoin biomassaus käyttää vähän energiaa ja tuottaa vähän mikrobisivutuotteita, kuten orgaanisia happoja ja kaasuja.

Koska se on halpaa ja yksinkertaista, biomassa voi tehokkaasti hyödyntää metallien alhaisen laadun lähteitä (kuten kaivosjätteitä), jotka muuten olisivat epätaloudellisia perinteisillä menetelmillä.

Maat kääntyvät yhä enemmän biomassaan, kuten Suomi, Chile ja Uganda. Chile on käyttänyt runsaasti kuparirikkaita malmejaan ja käyttää nyt biomassaa, kun taas Uganda on uuttanut kobolttia kuparikaivoksista yli vuosikymmenen ajan.

Miksi tarvitsemme harvinaisia ​​maametalleja?

Harvinaisten maametallien elementtejä ovat 15-lantanidien ryhmä jaksollisen pöydän pohjan lähellä sekä skandium ja yttrium. Niitä käytetään laajalti lähes kaikessa elektroniikassa, ja sähköautojen ja uusiutuvien energialähteiden teollisuudessa niitä haetaan yhä enemmän.

Näiden elementtien ainutlaatuiset atomiominaisuudet tekevät niistä käyttökelpoisia magneeteina ja fosforeina. Niitä käytetään voimakkaina kevyinä magneeteina sähköajoneuvoissa, tuulivoimaloissa, kiintolevyasemissa, lääketieteellisissä laitteissa ja fosforina energiatehokkuuden valaistuksessa ja matkapuhelimien, televisioiden ja kannettavien tietokoneiden LEDeissä.

Nimestään huolimatta harvinaisten maametallien elementit eivät ole harvinaisia, ja jotkut ovat itse asiassa runsaampia kuin kupari, nikkeli ja lyijy maankuoressa. Toisin kuin nämä primaarimetallit, jotka muodostavat malmeja (luonnossa esiintyvä mineraali tai kivi, josta hyödyllinen aine voidaan helposti uuttaa), harvinaisten maametallien elementit ovat hyvin hajallaan. Näin ollen ne ovat taloudellisesti toteuttamiskelpoisia, ja ne kaivetaan yleensä toissijaisiksi tuotteiksi ensisijaisten metallien, kuten raudan ja kuparin rinnalla.

Yli 90% maailman harvinaisten maametallien osista on peräisin Kiinasta, jossa tuotantomonopolit, kaupan rajoitukset ja laiton kaivostoiminta ovat aiheuttaneet hintoja vaihtelevat dramaattisesti vuosien saatossa.

Useimmat uusiutuvan energian teknologiat riippuvat harvinaisten maametallien metalleista. Pixabay

Raportit Yhdysvaltain energiaministeriö, Euroopan unioni, ja Yhdysvaltain tiedustelukomissio ovat merkinneet useita harvinaisten maametallien elementtejä kriittisiksi materiaaleiksi, jotka perustuvat niiden merkitykseen puhtaan energian, korkean toimitusriskin ja korvaavien aineiden puutteen vuoksi.

Nämä raportit kannustavat tutkimukseen ja kehitykseen vaihtoehtoisiksi kaivostoimintamenetelmiksi, kuten biomiiniksi, mahdollisena lieventämisstrategiana.

Näihin puheluihin, laboratorioihin Curtinja Berkeley Yliopistot ovat käyttäneet mikro-organismeja tavallisten harvinaisten maametallien sisältävien mineraalien liuottamiseen. Nämä pilottimittaustutkimukset ovat osoittaneet lupaavia tuloksia, ja uuttoasteet ovat lähempänä perinteisten kaivostoiminnan menetelmiä.

Koska useimmilla elektroniikoilla on tunnetusti lyhyt käyttöikä ja heikko kierrätettävyys, laboratorioilla on kokeilua "kaupunkien" biomedian kanssa. Esimerkiksi biohajoamistutkimukset ovat olleet menestyksekkäitä harvinaisten maametallien erottaminen fosforijauheesta fluoresoivien maapallojen vuori ja mikro-organismien käyttö harvinaisten maametallien kierrätykseen elektronisista jätteistä, kuten kiintolevymagneetit.

Harvinaisten maametallien elementit ovat ratkaisevia teknologiamme tulevaisuuden kannalta. Biomining tarjoaa keinon hankkia näitä arvokkaita resursseja ympäristön kannalta kestävällä ja taloudellisesti toteuttamiskelpoisella tavalla.

Author

Marcos Voutsinos, PhD-kandidaatti, geomikrobiologia, Melbournen yliopisto

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

Ilmastonmuutos- ja investointirahoitus Kaliforniassa

esittäjä (t): Jesse M. Keenan
Tämä kirja on opas paikallishallinnoille ja yksityisille yrityksille, koska ne liikkuvat ilmastonmuutokseen sopeutumiseen ja sietokykyyn sijoittamattomilla vesillä. Tämä kirja ei ole pelkästään resurssien opas mahdollisten rahoituslähteiden tunnistamiseksi, vaan myös etenemissuunnitelmana varainhoitoon ja julkiseen rahoitukseen. Siinä korostetaan rahoitusmekanismien välisiä käytännön synergioita sekä eri etujen ja strategioiden välisiä ristiriitoja. Tämän työn pääpaino on Kalifornian osavaltiossa, mutta tämä kirja tarjoaa laajemman käsityksen siitä, miten valtiot, paikallishallinnot ja yksityiset yritykset voivat ottaa nämä kriittiset ensimmäiset vaiheet panostamaan yhteiskunnan yhteiseen sopeutumiseen ilmastonmuutokseen. Saatavana Amazon

Luontoon perustuvat ratkaisut ilmastonmuutoksen sopeutumiseen kaupunkialueilla: tieteen, politiikan ja käytännön välinen yhteys

kirjoittanut Nadja Kabisch, Horst Korn, Jutta Stadler, Aletta Bonn
Tämä avoimen pääsyn kirja yhdistää tutkimustuloksia ja tieteen, politiikan ja käytännön kokemuksia korostamaan ja keskustelemaan luonnonperusteisten ratkaisujen merkityksestä ilmastonmuutokseen sopeutumisessa kaupunkialueilla. Painotetaan luontoperusteisten lähestymistapojen potentiaalia luoda useita etuja yhteiskunnalle.

Asiantuntijalausunnot esittävät suosituksia synergioiden luomiseksi meneillään olevien poliittisten prosessien, tieteellisten ohjelmien sekä ilmastonmuutoksen ja luonnonsuojelutoimenpiteiden käytännön toteuttamisen välillä kaupunkialueilla. Saatavana Amazon

Kriittinen lähestymistapa ilmastonmuutoksen sopeutumiseen: diskurssit, käytännöt ja käytännöt

esittäjä (t): Silja Klepp, Libertad Chavez-Rodriguez
Tämä muokattu määrä kokoaa yhteen kriittisen tutkimuksen ilmastonmuutokseen sopeutumista koskevista diskursseista, politiikoista ja käytännöistä monitieteisestä näkökulmasta. Esimerkkeinä kolmansista maista, kuten Kolumbiasta, Meksikosta, Kanadasta, Saksasta, Venäjältä, Tansaniasta, Indonesiasta ja Tyynenmeren saarista, luvuissa kuvataan, miten sopeutumistoimenpiteitä tulkitaan, muutetaan ja toteutetaan ruohonjuuritasolla ja miten nämä toimenpiteet muuttuvat tai häiritsevät vallan suhteet, oikeudellinen moniarvoisuus ja paikalliset (ekologiset) tiedot. Kokonaisuutena kirja haastaa ilmastonmuutokseen sopeutumisen vakiintuneet näkökulmat ottamalla huomioon kulttuurisen monimuotoisuuden, ympäristönsuojelun ja ihmisoikeuksien sekä feminististen tai ristiriitojen lähestymistavat. Tämä innovatiivinen lähestymistapa mahdollistaa analyysit uusista tietämyksen ja voiman kokoonpanoista, jotka kehittyvät ilmastonmuutoksen sopeutumisen nimissä. Saatavana Amazon

Julkaisijasta:
Ostot Amazon-palvelussa kulkevat sinut tuodakseen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ja ClimateImpactNews.com maksutta ja ilman mainostajia, jotka seuraavat seurantatapojasi. Vaikka napsautat linkkiä, mutta älä osta näitä valittuja tuotteita, kaikki muut, jotka ostat samassa Amazon-vierailussa, maksaa meille pienen palkkion. Sinulle ei aiheudu lisäkustannuksia, joten olkaa hyvä ja edistäkää työtä. Voit myös käytä tätä linkkiä käyttää Amazonia milloin tahansa, jotta voit auttaa tukemaan ponnisteluja.