Joey Kyber / Pixels, CC BY-SA 

Το Biomining είναι το είδος της τεχνικής που υπόσχεται η επιστημονική φαντασία: μια τεράστια δεξαμενή γεμάτη με μικροοργανισμούς που ξεπλένουν μέταλλο από μεταλλεύματα, παλιά κινητά τηλέφωνα και σκληρούς δίσκους.

Ακούγεται φουτουριστικό, αλλά αυτή τη στιγμή χρησιμοποιείται για την παραγωγή περίπου του 5% του παγκόσμιου χρυσού και 20% του παγκόσμιου χαλκού. Χρησιμοποιείται επίσης σε μικρότερο βαθμό για την εξαγωγή στοιχείων νικελίου, ψευδαργύρου, κοβαλτίου και σπάνιων γαιών. Αλλά ίσως το πιο συναρπαστικό δυναμικό είναι η εξαγωγή στοιχείων σπάνιων γαιών, τα οποία είναι ζωτικής σημασίας σε όλα, από τα κινητά τηλέφωνα έως την τεχνολογία ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Το ορυχείο Mary Kathleen, ένα εξαντλημένο ορυχείο ουρανίου στο βορειοδυτικό Κουίνσλαντ, περιέχει περίπου 4 δισεκατομμύρια δολάρια σε στοιχεία σπάνιων γαιών. Το Biomining προσφέρει μια οικονομικά αποδοτική και φιλική προς το περιβάλλον επιλογή για να το βγάλετε.

Το Biomining είναι τόσο ευέλικτο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε άλλα πλανητικά σώματα. Μελέτες βιολίπανσης στον διεθνή διαστημικό σταθμό έχουν δείξει ότι μικροοργανισμοί από ακραία περιβάλλοντα στη Γη μπορούν να διαλύσουν μια μεγάλη ποικιλία σημαντικών ορυκτών και μετάλλων από πετρώματα όταν εκτίθενται στο κρύο, τη ζέστη, την ακτινοβολία και το κενό του διαστήματος.

Ορισμένοι επιστήμονες μάλιστα πιστεύουν δεν μπορούμε να αποικίσουμε άλλους πλανήτες χωρίς τη βοήθεια τεχνολογιών εξόρυξης.

Πώς λειτουργεί;

Οι μικροοργανισμοί στις δεξαμενές εκπλένουν τα ορυκτά από οποιοδήποτε υλικό προέλευσης. Ευγενική προσφορά του Εθνικού Εργαστηρίου Pacific Northwest.

Η εξόρυξη βιολογικών προϊόντων πραγματοποιείται σε μεγάλους, κλειστούς αντιδραστήρες ανάδευσης (βιοαντιδραστήρες). Αυτές οι συσκευές περιέχουν γενικά νερό, μικροοργανισμούς (βακτήρια, αρχαιά ή μύκητες), μεταλλικό υλικό και πηγή ενέργειας για τα μικρόβια.

Η απαιτούμενη πηγή ενέργειας εξαρτάται από το συγκεκριμένο μικρόβιο που απαιτείται για την εργασία. Για παράδειγμα, ο χρυσός και ο χαλκός «διέρχονται» βιολογικά από θειούχα μεταλλεύματα χρησιμοποιώντας μικροοργανισμούς που μπορούν να αντλήσουν ενέργεια από ανόργανες πηγές, μέσω της οξείδωσης του θείου και του σιδήρου.

Ωστόσο, τα στοιχεία σπάνιων γαιών βιοαποπλένονται από μη σουλφιδικά μεταλλεύματα χρησιμοποιώντας μικροοργανισμούς που απαιτούν πηγή οργανικού άνθρακα, επειδή αυτά τα μεταλλεύματα δεν περιέχουν χρήσιμη πηγή ενέργειας. Σε αυτή την περίπτωση, προστίθενται σάκχαρα για να επιτρέψουν στα μικρόβια να αναπτυχθούν.

Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί χρειάζονται μέταλλα για να πραγματοποιήσουν βασικές ενζυματικές αντιδράσεις. Οι άνθρωποι παίρνουν τα μέταλλα τους από τις συγκεντρώσεις ιχνών στα τρόφιμά τους. Τα μικρόβια, ωστόσο, λαμβάνουν μέταλλα διαλύοντας τα από τα ορυκτά στο περιβάλλον τους. Το κάνουν αυτό παράγοντας οργανικά οξέα και ενώσεις που συνδέουν μέταλλα. Οι επιστήμονες εκμεταλλεύονται αυτά τα χαρακτηριστικά αναμειγνύοντας μικρόβια σε διάλυμα με μεταλλεύματα και συλλέγοντας το μέταλλο καθώς επιπλέει στην κορυφή.

Η θερμοκρασία, τα σάκχαρα, ο ρυθμός ανάδευσης της δεξαμενής, η οξύτητα, το διοξείδιο του άνθρακα και τα επίπεδα οξυγόνου πρέπει να παρακολουθούνται και να ρυθμίζονται καλύτερα για να παρέχουν τις βέλτιστες συνθήκες εργασίας

Τα οφέλη της βιορυχείας

Οι παραδοσιακές μέθοδοι εξόρυξης απαιτούν σκληρές χημικές ουσίες, πολλή ενέργεια και παράγουν πολλούς ρύπους. Αντιθέτως, η εξόρυξη βιομάζας χρησιμοποιεί λίγη ενέργεια και παράγει λίγα μικροβιακά υποπροϊόντα όπως οργανικά οξέα και αέρια.

Επειδή είναι φθηνό και απλό, η βιομάχιση μπορεί να εκμεταλλευτεί αποτελεσματικά χαμηλής ποιότητας πηγές μετάλλων (όπως τα απορρίμματα ορυχείων) που διαφορετικά θα ήταν αντιοικονομικές με παραδοσιακές μεθόδους.

Οι χώρες στρέφονται ολοένα και περισσότερο σε βιορυχεία όπως η Φινλανδία, η Χιλή και η Ουγκάντα. Η Χιλή έχει εξαντλήσει πολλά από τα πλούσια σε χαλκό μεταλλεύματα και τώρα χρησιμοποιεί βιορυχεία, ενώ η Ουγκάντα ​​εξάγει κοβάλτιο από απορρίμματα ορυχείων χαλκού για πάνω από μια δεκαετία.

Γιατί χρειαζόμαστε στοιχεία σπάνιας γης;

Τα στοιχεία σπάνιων γαιών περιλαμβάνουν την ομάδα των 15 λανθανίδων κοντά στο κάτω μέρος του περιοδικού πίνακα, συν το σκανδάλιο και το ύττριο. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε όλα σχεδόν τα ηλεκτρονικά και είναι όλο και πιο περιζήτητα από τις βιομηχανίες ηλεκτρικών οχημάτων και ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Οι μοναδικές ατομικές ιδιότητες αυτών των στοιχείων τα καθιστούν χρήσιμα ως μαγνήτες και φωσφόρες. Χρησιμοποιούνται ως ισχυροί ελαφροί μαγνήτες σε ηλεκτρικά οχήματα, ανεμογεννήτριες, μονάδες σκληρού δίσκου, ιατρικός εξοπλισμός και ως φωσφόροι στον φωτισμό ενεργειακής απόδοσης και στις λυχνίες LED κινητών τηλεφώνων, τηλεοράσεων και φορητών υπολογιστών.

Παρά το όνομά τους, τα στοιχεία της σπάνιας γης δεν είναι σπάνια και μερικά στην πραγματικότητα είναι πιο άφθονα από το χαλκό, το νικέλιο και το μόλυβδο στον φλοιό της Γης. Ωστόσο, σε αντίθεση με αυτά τα πρωτογενή μέταλλα που σχηματίζουν μεταλλεύματα (ένα φυσικό ορυκτό ή βράχο από τον οποίο μπορεί να εξαχθεί εύκολα μια χρήσιμη ουσία), τα στοιχεία σπάνιων γαιών είναι ευρέως διασκορπισμένα. Έτσι, για να είναι οικονομικά εφικτές, εξορύσσονται γενικά ως δευτερεύοντα προϊόντα παράλληλα με πρωτογενή μέταλλα όπως σίδηρος και χαλκός.

Πάνω από το 90% των σπάνιων γαιών του κόσμου προέρχονται από την Κίνα όπου τα μονοπώλια παραγωγής, οι εμπορικοί περιορισμοί και η παράνομη εξόρυξη έχουν προκαλέσει τις τιμές αυξομειώνονται δραματικά με τα χρόνια.

Οι περισσότερες τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας εξαρτώνται από μέταλλα σπάνιας γης. Pixabay

Αναφορές από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, Ευρωπαϊκή Ένωση, και το Αμερικανική επιτροπή πληροφοριών έχουν χαρακτηρίσει αρκετά στοιχεία σπάνιας γης ως κρίσιμα υλικά, με βάση τη σημασία τους για την καθαρή ενέργεια, τον υψηλό κίνδυνο παροχής και την έλλειψη υποκατάστατων.

Αυτές οι εκθέσεις ενθαρρύνουν την έρευνα και την ανάπτυξη εναλλακτικών μεθόδων εξόρυξης, όπως η εξόρυξη βιολογικού κινδύνου ως πιθανή στρατηγική μετριασμού.

Ακούγοντας αυτές τις κλήσεις, εργαστήρια στο Curtin, να Berkeley Τα πανεπιστήμια έχουν χρησιμοποιήσει μικροοργανισμούς για να διαλύσουν κοινά ορυκτά που περιέχουν στοιχεία σπάνιας γης. Αυτές οι πιλοτικές μελέτες έδειξαν πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα, με τα ποσοστά εξόρυξης να πλησιάζουν αυτά των συμβατικών μεθόδων εξόρυξης.

Επειδή τα περισσότερα ηλεκτρονικά είδη έχουν μια περίφημη μικρή διάρκεια ζωής και χαμηλή ανακυκλώσιμη ικανότητα, τα εργαστήρια πειραματίζονται με την «αστική» βιομιρυγία. Για παράδειγμα, οι μελέτες βιοαπόπλυσης έχουν δει επιτυχία εξαγωγή στοιχείων σπάνιας γης από τη σκόνη φωσφόρου επένδυση σφαιρών φθορισμού και η χρήση μικροοργανισμών για την ανακύκλωση στοιχείων σπάνιων γαιών από ηλεκτρονικά απόβλητα όπως μαγνήτες σκληρού δίσκου.

Τα στοιχεία της σπάνιας γης είναι κρίσιμα για το μέλλον της τεχνολογίας μας. Το Biomining προσφέρει έναν τρόπο απόκτησης αυτών των πολύτιμων πόρων με τρόπο που να είναι περιβαλλοντικά βιώσιμος και οικονομικά εφικτός.

Σχετικά με το Συγγραφέας

Μάρκος Βουτσινός, Υποψήφιος Διδάκτορας, Γεωμικροβιολογία, Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης

Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στις Η Συνομιλία. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Σχετικά βιβλία

Χρηματοδότηση και επένδυση στην κλιματική προσαρμογή στην Καλιφόρνια

από την Jesse M. Keenan
Αυτό το βιβλίο χρησιμεύει ως οδηγός για τις τοπικές κυβερνήσεις και τις ιδιωτικές επιχειρήσεις καθώς περιηγούνται στα αδιατάρακτα νερά της επένδυσης στην προσαρμογή και την ανθεκτικότητα στην κλιματική αλλαγή. Αυτό το βιβλίο χρησιμεύει όχι μόνο ως οδηγός πόρων για τον εντοπισμό πιθανών πηγών χρηματοδότησης, αλλά και ως οδικός χάρτης για τη διαχείριση περιουσιακών στοιχείων και τις διαδικασίες δημόσιας χρηματοδότησης. Επισημαίνει πρακτικές συνέργειες μεταξύ χρηματοδοτικών μηχανισμών, καθώς και τις συγκρούσεις που μπορεί να προκύψουν μεταξύ διαφορετικών συμφερόντων και στρατηγικών. Ενώ το κύριο επίκεντρο αυτού του έργου είναι η Πολιτεία της Καλιφόρνια, αυτό το βιβλίο προσφέρει ευρύτερες πληροφορίες για το πώς τα κράτη, οι τοπικές κυβερνήσεις και οι ιδιωτικές επιχειρήσεις μπορούν να κάνουν αυτά τα κρίσιμα πρώτα βήματα για να επενδύσουν στη συλλογική προσαρμογή της κοινωνίας στην αλλαγή του κλίματος. Διαθέσιμο στο Amazon

Λύσεις που βασίζονται στη φύση στην προσαρμογή της αλλαγής του κλίματος σε αστικές περιοχές: Σχέσεις μεταξύ επιστήμης, πολιτικής και πρακτικής

των Nadja Kabisch, Horst Korn, Jutta Stadler, Aletta Bonn
Αυτό το βιβλίο ανοιχτής πρόσβασης συγκεντρώνει ερευνητικά ευρήματα και εμπειρίες από την επιστήμη, την πολιτική και την πρακτική για να τονίσει και να συζητήσει τη σημασία των λύσεων που βασίζονται στη φύση για την προσαρμογή στην κλιματική αλλαγή στις αστικές περιοχές. Έμφαση δίνεται στο δυναμικό των φυσικών προσεγγίσεων για τη δημιουργία πολλαπλών οφελών για την κοινωνία.

Οι συνεισφορές των εμπειρογνωμόνων παρουσιάζουν συστάσεις για τη δημιουργία συνεργιών μεταξύ των τρεχουσών διαδικασιών πολιτικής, των επιστημονικών προγραμμάτων και της πρακτικής εφαρμογής των κλιματικών αλλαγών και των μέτρων διατήρησης της φύσης σε παγκόσμιες αστικές περιοχές. Διαθέσιμο στο Amazon

Μια κρίσιμη προσέγγιση στην προσαρμογή της κλιματικής αλλαγής: Ομιλίες, πολιτικές και πρακτικές

από τους Silja Klepp, Libertad Chavez-Rodriguez
Αυτός ο επεξεργασμένος τόμος συγκεντρώνει κριτική έρευνα σχετικά με τους διαλόγους, τις πολιτικές και τις πρακτικές προσαρμογής στην κλιματική αλλαγή από μια διεπιστημονική προοπτική. Με βάση παραδείγματα από χώρες όπως η Κολομβία, το Μεξικό, ο Καναδάς, η Γερμανία, η Ρωσία, η Τανζανία, η Ινδονησία και τα νησιά του Ειρηνικού, τα κεφάλαια περιγράφουν πώς τα μέτρα προσαρμογής ερμηνεύονται, μετασχηματίζονται και εφαρμόζονται σε επίπεδο βάσης και πώς αυτά τα μέτρα αλλάζουν ή παρεμβαίνουν σχέσεις εξουσίας, νομικός πλουραλισμός και τοπικές (οικολογικές) γνώσεις. Συνολικά, το βιβλίο προκαλεί καθιερωμένες προοπτικές προσαρμογής στην κλιματική αλλαγή λαμβάνοντας υπόψη ζητήματα πολιτιστικής πολυμορφίας, περιβαλλοντικού δικαίου και ανθρωπίνων δικαιωμάτων, καθώς και φεμινιστικές ή διατομεακές προσεγγίσεις. Αυτή η καινοτόμος προσέγγιση επιτρέπει την ανάλυση των νέων διαμορφώσεων της γνώσης και της δύναμης που εξελίσσονται στο όνομα της προσαρμογής της κλιματικής αλλαγής. Διαθέσιμο στο Amazon

Από τον εκδότη:
Οι αγορές στο Amazon πηγαίνουν για να αντισταθμίσουν το κόστος μεταφοράς InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, και ClimateImpactNews.com χωρίς κόστος και χωρίς διαφημιστές που παρακολουθούν τις συνήθειες περιήγησής σας. Ακόμα κι αν κάνετε κλικ σε έναν σύνδεσμο αλλά δεν αγοράσετε αυτά τα επιλεγμένα προϊόντα, οτιδήποτε άλλο αγοράζετε στην ίδια επίσκεψη στο Amazon μας πληρώνει μια μικρή προμήθεια. Δεν υπάρχει επιπλέον κόστος για εσάς, οπότε συμβάλλετε στην προσπάθεια. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήστε αυτό το σύνδεσμο για χρήση στο Amazon ανά πάσα στιγμή, ώστε να μπορείτε να υποστηρίξετε τις προσπάθειές μας.