Biominering af fremtidens elementer

 Fil 20180124 72597 1twk9y1.png? Ixlib = rb 1.1 Joey Kyber / Pixels, CC BY-SA 

Biominering er den slags teknik, der er lovet af science fiction: en enorm tank fyldt med mikroorganismer, der udvask metal fra malm, gamle mobiltelefoner og harddiske.

Det lyder futuristisk, men det bruges i øjeblikket til at producere ca. 5% af verdens guld og 20% af verdens kobber. Det bruges også i mindre grad til at udtrække nikkel, zink, kobolt og sjældne jordartselementer. Men måske er det mest spændende potentiale at udtrække sjældne jordelementer, som er afgørende i alt fra mobiltelefoner til vedvarende energiteknologi.

Mary Kathleen-minen, en opbrugt uranmine i det nordvestlige Queensland, indeholder anslagsvis $ 4 milliarder i sjældne jordelementer. Biominering tilbyder en omkostningseffektiv og miljøvenlig mulighed for at få det ud.

Biominering er så alsidig, at den kan bruges på andre planetariske kroppe. Bioleaching undersøgelser på den internationale rumstation har vist, at mikroorganismer fra ekstreme miljøer på Jorden kan udvaskede en lang række vigtige mineraler og metaller fra klipper, når de udsættes for rumets kulde, varme, stråling og vakuum.

Nogle forskere tror endda vi kan ikke kolonisere andre planeter uden hjælp af biominingsteknologier.

Hvordan virker det?

klima Microorgaisms i tanke udvask mineraler fra ethvert kildemateriale. Med tilladelse fra Pacific Northwest National Laboratory.

Biominering foregår inden i store, lukkede reaktorer med omrørt tank (bioreaktorer). Disse enheder indeholder generelt vand, mikroorganismer (bakterier, archaea eller svampe), malmmateriale og en energikilde til mikroberne.

Den nødvendige energikilde afhænger af den specifikke mikrob, der er nødvendig til jobbet. F.eks. "Udvaskes guld og kobber biologisk" fra sulfidiske malme ved hjælp af mikroorganismer, der kan hente energi fra uorganiske kilder, via oxidation af svovl og jern.

Sjældne jordartselementer biolækkes imidlertid fra ikke-sulfidiske malm ved hjælp af mikroorganismer, der kræver en organisk kulstofkilde, fordi disse malme ikke indeholder en anvendelig energikilde. I dette tilfælde tilføjes sukker for at lade mikroberne vokse.

Alle levende organismer har brug for metaller til at gennemføre basiske enzymreaktioner. Mennesker henter deres metaller fra sporkoncentrationerne i deres mad. Mikrober får imidlertid metaller ved at opløse dem fra mineraler i deres miljø. De gør dette ved at fremstille organiske syrer og metalbindende forbindelser. Forskere udnytter disse træk ved at blande mikrober i opløsning med malm og opsamle metallet, når det flyder til toppen.

Temperaturen, sukkerarter, hastigheden, hvormed tanken omrøres, surhedsgrad, kuldioxid og iltniveauer skal alle overvåges og finjusteres for at give optimale arbejdsforhold

Fordelene ved biominning

Traditionelle miningmetoder kræver hårde kemikalier, masser af energi og producerer mange forurenende stoffer. I modsætning hertil bruger biominning lidt energi og producerer få mikrobielle biprodukter, såsom organiske syrer og gasser.

Fordi det er billigt og enkelt, kan biominning effektivt udnytte kilder til metaller i lav kvalitet (såsom mineudskæringer), som ellers ville være uøkonomiske ved hjælp af traditionelle metoder.

Lande vender sig i stigende grad til biominning såsom Finland, Chile og Uganda. Chile har udtømt meget af sine kobberrige malme og bruger nu biominning, mens Uganda har udvundet kobolt fra kobberminemasser i over et årti.

Hvorfor har vi brug for sjældne jordelementer?

De sjældne jordartselementer inkluderer gruppen af ​​15 lanthanider nær bunden af ​​det periodiske system plus skandium og yttrium. De er vidt brugt i næsten al elektronik og er i stigende grad efterspurgt af det elektriske køretøj og vedvarende energisektorer.

Disse elementers unikke atomegenskaber gør dem nyttige som magneter og fosfor. De bruges som stærke lette magneter i elektriske køretøjer, vindmøller, harddiske, medicinsk udstyr og som fosfor i energieffektiv belysning og i lysdioderne på mobiltelefoner, tv og bærbare computere.

På trods af deres navn er sjældne jordelementer ikke sjældne, og nogle er faktisk mere rigelige end kobber, nikkel og bly i jordskorpen. I modsætning til disse primære metaller, der danner malm (et naturligt forekommende mineral eller sten, hvorfra et nyttigt stof let kan udvindes), er sjældne jordelementer bredt spredt. For at være økonomisk gennemførlige udvindes de generelt som sekundære produkter sammen med primære metaller såsom jern og kobber.

Over 90% af verdens sjældne jordelementer kommer fra Kina, hvor produktionsmonopol, handelsrestriktioner og ulovlig minedrift har forårsaget priser for svinger dramatisk i årenes løb.

klima De fleste vedvarende energiteknologier afhænger af sjældne jordartsmetaller. Pixabay

Rapporter fra US Department of Energy, Den Europæiske Union, og Amerikansk efterretningskommission har mærket flere sjældne jordelementer som kritiske materialer, baseret på deres betydning for ren energi, høj forsyningsrisiko og mangel på erstatninger.

Disse rapporter tilskynder til forskning og udvikling af alternative minedriftmetoder såsom biominning som en potentiel afbødningsstrategi.

Overhold disse opkald, laboratorier i Curtinog Berkeley Universiteter har brugt mikroorganismer til at opløse almindelige mineraler med sjældne jordarter. Disse pilotskalaundersøgelser har vist lovende resultater, hvor ekstraktionshastighederne vokser tættere på konventionelle minedriftmetoder.

Fordi de fleste elektronik har en notorisk kort levetid og dårlig genanvendelighed, eksperimenterer laboratorier med ”urban” biomining. F.eks. Har bioleachingsundersøgelser set succes i ekstraktion af sjældne jordartselementer fra fosforpulver foring af lysstofrør og anvendelse af mikroorganismer til at genanvende sjældne jordartselementer fra elektronisk affald som f.eks harddiskmagneter.

De sjældne jordelementer er kritiske for fremtiden for vores teknologi. Biomining tilbyder en måde at få disse værdifulde ressourcer på en måde, der er både miljømæssigt bæredygtig og økonomisk gennemførlig.

Om forfatteren

Marcos Voutsinos, ph.d.-kandidat, geomikrobiologi, University of Melbourne

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

Klimatilpasning Finansiering og investering i Californien

af Jesse M. Keenan
0367026074Denne bog fungerer som en vejledning for lokale regeringer og private virksomheder, når de navigerer i det uklassificerede farvande ved at investere i klimatilpasning og modstandsdygtighed. Denne bog fungerer ikke kun som en ressourcevejledning til identifikation af potentielle finansieringskilder, men også som en køreplan for kapitalforvaltning og offentlige finansprocesser. Det fremhæver praktiske synergier mellem finansieringsmekanismer såvel som de konflikter, der kan opstå mellem forskellige interesser og strategier. Mens hovedfokus for dette arbejde er staten Californien, tilbyder denne bog bredere indsigt i, hvordan stater, lokale regeringer og private virksomheder kan tage disse kritiske første skridt i at investere i samfundets kollektive tilpasning til klimaændringer. Fås på Amazon

Naturbaserede løsninger på tilpasning af klimaændringer i byområder: Forbindelser mellem videnskab, politik og praksis

af Nadja Kabisch, Horst Korn, Jutta Stadler, Aletta Bonn
3030104176
Denne open access-bog samler forskningsresultater og erfaringer fra videnskab, politik og praksis for at fremhæve og debattere vigtigheden af ​​naturbaserede løsninger til klimatilpasning i byområder. Der lægges vægt på potentialet i naturbaserede tilgange til at skabe flere fordele for samfundet.

Ekspertbidragene præsenterer anbefalinger til at skabe synergier mellem igangværende politiske processer, videnskabelige programmer og praktisk implementering af klimaændringer og naturbeskyttelsesforanstaltninger i globale byområder. Fås på Amazon

En kritisk tilgang til tilpasning af klimaændringer: Diskurser, politikker og praksis

af Silja Klepp, Libertad Chavez-Rodriguez
9781138056299Dette redigerede bind samler kritisk forskning om diskurser om tilpasning af klimaændringer, politikker og praksis fra et tværfagligt perspektiv. På baggrund af eksempler fra lande, herunder Colombia, Mexico, Canada, Tyskland, Rusland, Tanzania, Indonesien og Stillehavsøerne, beskriver kapitlerne, hvordan tilpasningstiltag tolkes, transformeres og implementeres på græsrodsniveau, og hvordan disse foranstaltninger ændrer sig eller griber ind i magtforhold, juridisk pluralisme og lokal (økologisk) viden. Som helhed udfordrer bogen etablerede perspektiver på klimatilpasning ved at tage hensyn til spørgsmål om kulturel mangfoldighed, miljømæssig retfærdighed og menneskerettigheder samt feministiske eller intersektionelle tilgange. Denne innovative tilgang tillader analyser af de nye konfigurationer af viden og magt, der er under udvikling i navnet på klimatilpasning. Fås på Amazon

Fra udgiveren:
Køb på Amazon går til at bekæmpe omkostningerne ved at bringe dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og ClimateImpactNews.com uden omkostninger og uden annoncører, der sporer dine browservaner. Selv hvis du klikker på et link, men ikke køber disse valgte produkter, betaler alt andet, du køber i det samme besøg på Amazon, en lille provision. Der er ingen ekstra omkostninger for dig, så vær venlig at bidrage til indsatsen. Du kan også bruge dette link at bruge til Amazon når som helst, så du kan hjælpe med at støtte vores indsats.

 

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

følg InnerSelf på

facebook ikontwitter-ikonyoutube-ikoninstagram ikonpintrest ikonrss ikon

 Få det nyeste via e-mail

Ugeblad Daglig inspiration

SENESTE VIDEOER

Den store klimamigration er begyndt
Den store klimamigration er begyndt
by Super Bruger
Klimakrisen tvinger tusinder over hele verden til at flygte, da deres hjem bliver stadig mere ubeboelige.
Den sidste istid fortæller os, hvorfor vi er nødt til at pleje en 2 ℃ temperaturændring
Den sidste istid fortæller os, hvorfor vi er nødt til at pleje en 2 ℃ temperaturændring
by Alan N Williams et al
Den seneste rapport fra det mellemstatslige panel om klimaændringer (IPCC) siger, at uden et væsentligt fald ...
Jorden har været beboelig i milliarder af år - Præcis hvor heldig fik vi?
Jorden har været beboelig i milliarder af år - Præcis hvor heldig fik vi?
by Toby Tyrrell
Det tog udvikling 3 eller 4 milliarder år at producere Homo sapiens. Hvis klimaet havde svigtet helt en gang i det ...
Hvordan kortlægning af vejret for 12,000 år siden kan hjælpe med at forudsige fremtidige klimaændringer
Hvordan kortlægning af vejret for 12,000 år siden kan hjælpe med at forudsige fremtidige klimaændringer
by Brice Rea
Slutningen af ​​den sidste istid, omkring 12,000 år siden, var præget af en sidste kold fase kaldet de Yngre Dryas ...
Det Kaspiske Hav forventes at falde med 9 meter eller mere i dette århundrede
Det Kaspiske Hav forventes at falde med 9 meter eller mere i dette århundrede
by Frank Wesselingh og Matteo Lattuada
Forestil dig, at du er ved kysten og ser ud til havet. Foran dig ligger 100 meter golde sand, der ligner en…
Venus var endnu en gang jordlignende, men klimaændringer gjorde det ubeboelig
Venus var endnu en gang jordlignende, men klimaændringer gjorde det ubeboelig
by Richard Ernst
Vi kan lære meget om klimaforandringer fra Venus, vores søsterplanet. Venus har i øjeblikket en overfladetemperatur på ...
Fem klimatroer: Et nedbrudskurs i forkert information om klimaet
De fem klimatro: Et nedbrudskurs i forkert information om klimaet
by John Cook
Denne video er et nedbrudskurs i misinformation om klimaet, der opsummerer de vigtigste argumenter, der bruges til at rejse tvivl om virkeligheden ...
Arktis har ikke været så varm i 3 millioner år, og det betyder store ændringer for planeten
Arktis har ikke været så varm i 3 millioner år, og det betyder store ændringer for planeten
by Julie Brigham-Grette og Steve Petsch
Hvert år krymper havisen i det arktiske hav til et lavt punkt i midten af ​​september. I år måler den kun 1.44 ...

SENESTE ARTIKLER

grøn energi2 3
Fire grønne brintmuligheder for Midtvesten
by Christian Tae
For at afværge en klimakrise bliver Midtvesten ligesom resten af ​​landet nødt til at dekarbonisere sin økonomi fuldt ud ved at...
ug83qrfw
Større barriere for efterspørgselsrespons skal ophøre
by John Moore, On Earth
Hvis føderale tilsynsmyndigheder gør det rigtige, kan elkunder i hele Midtvesten snart være i stand til at tjene penge, mens...
træer at plante til klima2
Plant disse træer for at forbedre bylivet
by Mike Williams-Rice
En ny undersøgelse fastslår levende egetræer og amerikanske plataner som mestre blandt 17 "supertræer", der vil hjælpe med at gøre byer...
nordhavets havbund
Hvorfor vi skal forstå havbundens geologi for at udnytte vindene
by Natasha Barlow, lektor i kvartær miljøændring, University of Leeds
For ethvert land, der er velsignet med nem adgang til det lavvandede og blæsende Nordsø, vil havvind være nøglen til at møde net...
3 lektioner i skovbrande for skovbyer, da Dixie Fire ødelægger historiske Greenville, Californien
3 lektioner i skovbrande for skovbyer, da Dixie Fire ødelægger historiske Greenville, Californien
by Bart Johnson, professor i landskabsarkitektur, University of Oregon
En løbeild, der brænder i varme, tørre bjergskove, fejede gennem Gold Rush -byen Greenville, Californien, den 4. august…
Kina kan opfylde energi- og klimamål, der begrænser kulkraften
Kina kan opfylde energi- og klimamål, der begrænser kulkraften
by Alvin Lin
På Leader's Climate Summit i april lovede Xi Jinping, at Kina "strengt vil kontrollere kulkraft ...
Blåt vand omgivet af dødt hvidt græs
Kort sporer 30 års ekstrem snesmeltning i hele USA
by Mikayla Mace-Arizona
Et nyt kort over ekstreme snesmeltingshændelser i løbet af de sidste 30 år tydeliggør de processer, der driver hurtig smeltning.
Et fly taber rød brandhæmmende til en skovbrand, da brandmænd parkeret langs en vej ser op i den orange himmel
Modellen forudsiger 10-års udbrud af brande, derefter gradvis tilbagegang
by Hannah Hickey-U. Washington
Et kig på den langsigtede fremtid for naturbrande forudsiger en indledende cirka ti år lang eksplosion af naturbrandaktiviteter, ...

 Få det nyeste via e-mail

Ugeblad Daglig inspiration

Nye holdninger - nye muligheder

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Marked
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf-publikationer. Alle rettigheder forbeholdes.