биомайнинг
Биомайнинг — это метод извлечения металлов из руд и других твердых материалов, как правило, с использованием прокариот , грибов или растений ( фитоэкстракция , также известная как фитодобыча или биодобыча). [1] Эти организмы выделяют различные органические соединения, которые хелатируют металлы из окружающей среды и возвращают их в клетку, где они обычно используются для координации электронов. В середине 1900-х годов было обнаружено, что микроорганизмы используют металлы в клетке. Некоторые микробы могут использовать стабильные металлы, такие как железо , медь , цинк и золото , а также нестабильные атомы, такие как уран иторий . Можно выращивать большие хемостаты микробов для выщелачивания металлов из их сред. Затем эти чаны с культурой могут быть преобразованы во многие товарные соединения металлов. Биомайнинг является экологически безопасным методом по сравнению с обычным майнингом . При добыче полезных ископаемых выделяется много загрязняющих веществ , в то время как единственные химические вещества, выделяемые при биодобыче, - это любые метаболиты или газы, которые выделяют бактерии. Та же концепция может быть использована для биоремедиации.модели. Бактерии могут быть инокулированы в окружающую среду, загрязненную металлами, маслами или другими токсичными соединениями. Бактерии могут очищать окружающую среду, поглощая эти токсичные соединения для создания энергии в клетке. Бактерии могут добывать металлы, очищать разливы нефти, очищать золото и использовать радиоактивные элементы для получения энергии.
Самая первая признанная система биодобычи была опубликована в 1951 году, когда доктор философии Кеннет Темпл обнаружил, что Acidithiobacillus ferrooxidans процветает в среде, богатой железом, медью и магнием . В эксперименте Темпла A. ferrooxidans инокулировали в среду, содержащую от 2000 до 26000 частей на миллион двухвалентного железа. Он обнаружил, что бактерии растут быстрее и становятся более подвижными при высоких концентрациях железа. Побочные продукты роста бактерий привели к тому, что среда стала очень кислой, в которой микроорганизмы все еще процветали. [2]Эксперимент Кеннета Темпла доказал, что микроорганизмы обладают механизмами восприятия и поглощения металлов для использования в клетке. Это открытие привело к разработке сложных современных систем биодобычи. Биомайнинг — это использование микроорганизмов для выщелачивания металлов из их питательной среды. Эти системы можно использовать для биоремедиации, биогидрометаллургии или даже извлечения металлов из руд для коммерческого использования. Позже было обнаружено, что некоторые грибы также выщелачивают металлы из окружающей среды. [3] Было показано, что некоторые микроорганизмы обладают механизмом поглощения радиоактивных металлов, таких как уран и торий. [4]
В настоящее время развитие промышленной переработки полезных ископаемых налажено в ряде стран, включая Южную Африку , Бразилию и Австралию . Для высвобождения окклюдированных меди , золота и урана из минеральных сульфидов используют железо- и сероокисляющие микроорганизмы . Большинство промышленных установок для биоокисления золотосодержащих концентратов эксплуатируются при 40 °С со смешанными культурами мезофильных бактерий родов Acidithiobacillus или Leptospirillum ferrooxidans . В последующих исследованиях диссимуляторные железоредуцирующие археи Pyrococcus furiosus иБыло показано, что Pyrobaculum islandicum восстанавливает хлорид золота до нерастворимого золота.
Использование бактерий , таких как Acidithiobacillus ferrooxidans, для выщелачивания меди из хвостохранилищ позволило повысить степень извлечения и снизить эксплуатационные расходы. Более того, он позволяет извлекать из руды с низким содержанием, что является важным фактором в условиях истощения руд с высоким содержанием. [5]
