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?
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.
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
Denne 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
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
Dette 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, , 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.
