微生物变身“矿工”开采金属

2024-01-22 13:38:31 来源：科技日报

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硒是元素周期表中的第34号元素，对维持动物细胞的功能至关重要。但就像氧气和水一样，太高浓度的硒也会变得有毒。

硒天然存在于煤炭矿床和硫化矿石中。采矿过程会产生剩余的岩石，流经这些岩石的雨水或融雪可将硒带到附近的水道中，被浮游生物直接吸收到组织中。而以浮游生物为食的鱼类可能会在体内积累过量的硒，导致生长出现缺陷。因此，采矿业正在寻找创新的方法来管理硒并保护鱼类种群。

如何在满足可持续开采需求的同时减轻环境影响？答案就在人们脚下，这里可能潜伏着许多不同类型的有机体，它们或能掀起行业变革的波澜。

细菌可“吃掉”水中硒

为了找到答案，人们必须从地球本身寻找基因数据。

美国雅虎新闻网近期刊文称，一些细菌可“吃掉”硒。或者更确切地说，它们的碳代谢已进化到将元素从溶解状态转化为固体形态。

在加拿大不列颠哥伦比亚省麋鹿谷的煤矿，泰克资源公司在大型废石坑填充地下水，并通过特殊细菌处理降低流域中的硒含量。

泰克资源公司的水处理设施已开始发挥作用。这种方法可去除水中95%至99%的硒。监测显示，处理后下游的硒浓度逐渐降低并趋于稳定。

微生物自然浸出金属

据美国采矿技术网报道，在加拿大滑铁卢大学的最新研究中，研究人员利用微生物提取出金属并储存了采矿废物中的碳。这种生物浸出法作为传统提取方法的可持续替代方案越来越受到关注。

生物浸出法是湿法冶金的一种应用，可减少采矿对环境的影响。该法首先在富含矿物质的矿石储罐中培养喜爱金属的微生物，然后利用这些微生物的代谢活动，有效地从采矿废物中提取有价值的金属。

细菌和真菌等微生物具有分解复杂矿物质并从矿石中提取有价值金属的能力。研究观察到，正如岩石随着时间的推移与空气和水一起风化一样，微生物也有类似的风化过程。特别是应用于细粒岩石或矿石加工产生的矿物废料等副产品时，它可以加速风化过程。镍和钴是最适合此方法的金属。最新研究还证明生物浸出法在提取铜、金和铀等关键金属方面的有效性。

据英国《自然》网站报道，在美国爱达荷国家实验室的实验中，氧化葡萄糖杆菌分泌的葡萄糖酸混合物，比同等浓度的商业纯葡萄糖酸更能从工业废物中浸出稀有金属。

目前全球大多数铜是通过熔炉冶炼获得的，这会造成空气和水的污染。还有约20%的铜通过湿法冶金获得，这一过程中会用到强酸，对环境也有很大影响。现在越来越多的公司采用生物浸出法，让微生物自然地浸出金属铜。

微生物让采矿更环保

矿业巨头力拓公司支持了多个研发项目，以寻找从受采矿影响的水中回收金属的生物方法。一些微生物可将细小的沙粒结合在一起以抑制灰尘。另一些微生物可帮助矿业公司提取稀土元素，用于节能灯泡和混合动力汽车电池。美国国防高级研究计划局已投资约4300万美元用于开发稀土生物采矿技术。

人类与微观世界的关系正经历着一场巨大的范式转变。人们一直认为，微生物是无处不在的不起眼角色，也是人们需防范的疾病传播媒介。但今天，探索这些微小却很强大的生物如何帮助人们应对环境挑战的旅程已经开始。