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      三天內(nèi)“吃掉”鐵釘智利科學(xué)家計(jì)劃用“食金屬”細(xì)菌凈化采礦業(yè)

      2022-01-09 12:31:20
      海外星云 2021年21期
      關(guān)鍵詞:鉤體廢金屬采礦業(yè)

      在自然界中,有被稱之為“食鐵獸”的動(dòng)物,可強(qiáng)力破壞銅鐵。不過(guò)“食鐵獸”憑借的是鋒利的牙齒,現(xiàn)如今,一種微生物被發(fā)現(xiàn)可用來(lái)“吞噬”金屬。

      近日,智利生物學(xué)家納達(dá)克·瑞爾斯通過(guò)讓微生物處于饑餓的狀態(tài)下,在三天內(nèi)完成了一根鐵釘?shù)摹巴淌伞边^(guò)程?,F(xiàn)在,她想用同樣的方法,以微生物瓦解大型采礦料斗,從而幫助清除金屬?gòu)U料。

      瑞爾斯展示“食金屬”細(xì)菌中的釘子

      瑞爾斯目前經(jīng)營(yíng)著一家叫做Rudanac Biotec的實(shí)驗(yàn)室,該實(shí)驗(yàn)室位于距離圣地亞哥1100公里的工業(yè)區(qū)安托法加斯塔內(nèi)。

      安托法加斯塔是一個(gè)神奇的區(qū)域,它處于沙漠中,是世界上最干旱的區(qū)域之一,但同時(shí)它也是智利最大的采礦和冶金工業(yè)所在地。該地區(qū)分布著大量可回收和不可回收金屬垃圾,如果不融化,這些垃圾將永遠(yuǎn)散落在沙漠中。

      瑞爾斯在大學(xué)期間提出了她的想法,當(dāng)時(shí)她在一家采礦工廠進(jìn)行測(cè)試,使用微生物來(lái)改善銅提取。在這個(gè)過(guò)程中她意識(shí)到采礦業(yè)有不同的需求,例如金屬?gòu)U料的處理方式。

      受到采礦業(yè)經(jīng)驗(yàn)的啟發(fā),瑞爾斯在她的實(shí)驗(yàn)室啟動(dòng)了一個(gè)名為Spiromet的項(xiàng)目,專注于“廢金屬的生物分解”。

      “我們的產(chǎn)品由生物技術(shù)解決方案組成,該解決方案由適應(yīng)極端條件的不同微生物組成,這些微生物以金屬為食,并產(chǎn)生在工業(yè)中具有多種應(yīng)用的生物技術(shù)解決方案,其中包括提高濕法冶金過(guò)程中銅的回收率?!彼龔?qiáng)調(diào)說(shuō)。

      借助各種尺寸的試管和燒瓶、液體溶液和顯微鏡,瑞爾斯將研究重點(diǎn)放在鉤端螺旋體細(xì)菌(Leptospira,簡(jiǎn)稱鉤體)上。該鉤體屬于一種極端微生物,這意味著其可以在極端條件下存活,只需要通過(guò)元素氧化就可為自身獲取能量。

      瑞爾斯從距離安托法加斯塔350公里、海拔4200米的塔蒂奧間歇泉周圍提取該鉤體。這種微生物生活在酸性環(huán)境中,在很大程度上不受大多數(shù)金屬濃度相對(duì)較高的影響。

      “但當(dāng)它們餓了時(shí),它們必須找到一種方法來(lái)適應(yīng)和養(yǎng)活自己?!比馉査贡硎?。

      最開始的時(shí)候,該鉤體需要兩個(gè)月的時(shí)間才能完成指甲分解。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)兩年的試驗(yàn),現(xiàn)在的微生物可以在短短三天內(nèi)“吃掉”指甲,吞噬金屬的速度也在顯著增加。此外,當(dāng)分解過(guò)程完成時(shí),剩下的只是微紅色的液體殘留物。

      目前該解決方案的可行性已在一系列實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證。但下一步實(shí)驗(yàn)卻遲遲無(wú)法取得進(jìn)展,瑞爾斯表示,“我需要大量的資金來(lái)確定這個(gè)方法是否能吞噬中型光束或料斗”。

      據(jù)了解,智利是世界領(lǐng)先的金屬出口國(guó)。尤其是銅產(chǎn)業(yè),占據(jù)了智利國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的10%以上,但也因此智利產(chǎn)生了大量污染環(huán)境的采礦廢料。

      瑞爾斯進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

      金屬?gòu)U料

      “很多人不認(rèn)為金屬?gòu)U料是污染物,因?yàn)樗?jīng)過(guò)冶煉等回收過(guò)程,但事實(shí)上并不是所有的金屬?gòu)U料都能經(jīng)過(guò)這個(gè)過(guò)程。例如,廢棄的車輛,所有這些涂漆的金屬結(jié)構(gòu)都不能通過(guò)冶煉等過(guò)程?!比馉査菇忉屨f(shuō)。采礦設(shè)備顯然也屬于不能回收的行列。

      那么廢金屬不熔化回收會(huì)發(fā)生什么呢?

      據(jù)悉,在這種情況下,廢金屬通常會(huì)隨著雨水和環(huán)境的暴露而積攢起來(lái),并逐漸氧化,而這個(gè)過(guò)程其實(shí)也是重金屬不斷釋放的過(guò)程,從而導(dǎo)致環(huán)境污染。

      由于智利的法律要求采礦行業(yè)必須消除其產(chǎn)生的廢料,各大礦業(yè)公司為此付出了高昂的代價(jià),比如使用大噸位卡車運(yùn)輸廢料,20公里的花費(fèi)便高達(dá)2萬(wàn)美元。

      因此,當(dāng)該技術(shù)提案在通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的一些重要測(cè)試后,已經(jīng)有礦業(yè)公司對(duì)這項(xiàng)研究表現(xiàn)出濃厚的興趣。

      一方面,“化學(xué)和微生物測(cè)試”已經(jīng)證明該技術(shù)不會(huì)傷害人類或環(huán)境。而且在采礦提取過(guò)程中使用該微生物將被認(rèn)定為是“綠色采礦”。因?yàn)榕c傳統(tǒng)使用硫酸和其他試劑相比,其污染的影響要低得多。

      另一方面,該技術(shù)可以完全消除金屬?gòu)U物,除了應(yīng)用循環(huán)經(jīng)濟(jì)外,還可以減少60%的費(fèi)用。正如瑞爾斯所說(shuō),廢料生物分解后產(chǎn)生的溶液有多種應(yīng)用,其中之一是提高采礦業(yè)硫化物中銅的回收率。此外,它還可以去除金屬結(jié)構(gòu)中的氧化并產(chǎn)生濃縮的鐵溶液。

      值得一提的是,此項(xiàng)技術(shù)具有全球應(yīng)用可能,因?yàn)樗梢苑纸馊魏晤愋偷慕饘俳Y(jié)構(gòu),不僅可以用于采礦,還可以用于建筑、港口和鐵路行業(yè)等。

      目前瑞爾斯正在為該產(chǎn)品和工藝申請(qǐng)國(guó)家和國(guó)際專利。但更重要的是,她希望它能幫助所有礦區(qū)減少金屬浪費(fèi)。

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