Biomining De framtida elementen

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

Biomining är den typ av teknik som lovas av science fiction: en stor tank fylld med mikroorganismer som läcker metall från malm, gamla mobiltelefoner och hårddiskar.

Det låter futuristiskt, men det används för närvarande att producera om 5% av världens guld och 20% av världens koppar. Det används också i mindre utsträckning för att extrahera nickel, zink, kobolt och sällsynta jordartsmetaller. Men kanske är det mest spännande potentialet att extrahera sällsynta jordartsmetaller, som är avgörande för allt från mobiltelefoner till förnybar energiteknik.

Mary Kathleen-minen, en uttömd urangruva i nordvästra Queensland, innehåller en uppskattad A $ 4-miljard i sällsynta jordartsmetaller. Biomining erbjuder ett kostnadseffektivt och miljövänligt alternativ för att få ut det.

Biomining är så mångsidig att den kan användas på andra planetära kroppar. Bioleaching studier på den internationella rymdstationen har visat mikroorganismer från extrema miljöer på jorden kan läcka ut en stor mängd viktiga mineraler och metaller från stenar när de utsätts för kyla, värme, strålning och vakuum i rymden.

Vissa forskare tror ens Vi kan inte kolonisera andra planeter utan hjälp av biominingsteknik.

Hur fungerar det?

klimat Mikroorgaism i tankar läcker ut mineralerna från vilket källa som helst. Courtesy av Pacific Northwest National Laboratory.

Biomining sker inom stora, slutna, omrörda tankreaktorer (bioreaktorer). Dessa anordningar innehåller vanligtvis vatten, mikroorganismer (bakterier, archaea eller svampar), malmmaterial och en energikälla för mikroberna.

Källan av energi som krävs beror på den specifika mikrobe som krävs för jobbet. Till exempel är guld och koppar biologiskt "utlakat" från sulfidmalmer med hjälp av mikroorganismer som kan härleda energi från oorganiska källor, genom oxidation av svavel och järn.

Emellertid sällsynta jordartsmetaller bioleached från icke-sulfidiska malmer med hjälp av mikroorganismer som kräver en organisk kolkälla, eftersom dessa malm inte innehåller en användbar energikälla. I detta fall tillsättes sockerarter för att mikroberna ska kunna växa.

Alla levande organismer behöver metaller för att utföra grundläggande enzymreaktioner. Människor får sina metaller från spårkoncentrationerna i maten. Mikrober får emellertid metaller genom att lösa dem från mineralerna i sin miljö. De gör detta genom att producera organiska syror och metallbindande föreningar. Forskare utnyttjar dessa egenskaper genom att blanda mikrober i lösning med malm och samla metallen när den flyter till toppen.

Temperaturen, sockerarterna, hastigheten vid vilken tanken är omrörd, syra-, koldioxid- och syrehalten måste alla övervakas och finjusteras för att ge optimala arbetsförhållanden

Fördelarna med biomining

Traditionella gruvmetoder kräver hårda kemikalier, mycket energi och producerar många föroreningar. Däremot använder biomining lite energi och producerar några mikrobiella biprodukter, såsom organiska syror och gaser.

Eftersom det är billigt och enkelt kan biomining effektivt utnyttja lågkvalitetsmetaller av metall (som minutmatningar) som annars skulle vara oekonomiska med traditionella metoder.

Länder växer alltmer till biominjering som Finland, Chile och Uganda. Chile har uttömt mycket av sina kopparrika malmer och använder nu biomining, medan Uganda har extraherat kobolt från kopparminskning i över ett decennium.

Varför behöver vi sällsynta jordartsmetaller?

De sällsynta jordartselementen innefattar gruppen av 15 lanthanider nära botten av det periodiska bordet, plus scandium och yttrium. De används allmänt i nästan all elektronik och efterfrågas alltmer av elfordon och förnybar energi.

De här elementens unika atomegenskaper gör dem användbara som magneter och fosforer. De används som starka lätta magneter i elbilar, vindkraftverk, hårddiskar, medicinsk utrustning och som fosfor i energieffektiv belysning och i LED-lampor i mobiltelefoner, tv-apparater och bärbara datorer.

Trots deras namn är sällsynta jordartsmetaller inte sällsynta och vissa är faktiskt mer rikliga än koppar, nickel och bly i jordskorpan. I motsats till dessa primära metaller som bildar malmer (ett naturligt förekommande mineral eller sten, från vilken en användbar substans lätt kan extraheras) är sällsynta jordartsmetall spridda i stor utsträckning. Således är det ekonomiskt genomförbart att de i allmänhet bryts som sekundära produkter vid sidan av primära metaller, såsom järn och koppar.

Över 90% av världens sällsynta jordartsmetaller kommer från Kina där produktionsmonopol, handelsbegränsningar och olaglig gruvdrift har orsakat priser till fluktuera dramatiskt över åren.

klimat De flesta förnybara energitekniker beror på sällsynta jordartsmetaller. Pixabay

Rapporter från US Department of Energy, europeiska unionen, Och den USA: s underrättelsetjänst har märkt flera sällsynta jordartsmetaller som kritiska material, baserat på deras betydelse för ren energi, hög försörjningsrisk och brist på ersättare.

Dessa rapporter uppmuntrar forskning och utveckling till alternativa gruvmetoder som biomining som en potentiell begränsningsstrategi.

Hälsa dessa samtal, laboratorier i Curtinoch Berkeley Universiteter har använt mikroorganismer för att lösa upp vanliga mineraler med sällsynt jordartsmetall. Dessa pilotstudier har visat lovande resultat, med extraktionshastigheter som växer närmare de konventionella gruvmetoderna.

Eftersom de flesta elektronik har en notoriskt kort livslängd och dålig återvinning, experimenterar laboratorier med "urban" biomining. Till exempel har bioleaching studier sett framgång i extrahering av sällsynta jordartsmetaller från fosforpulvret beläggning av fluorescerande glober och användningen av mikroorganismer för att återvinna sällsynta jordartsmetaller från elektroniskt avfall, såsom hårddiskmagneter.

De sällsynta jordartsmetallen är kritiska för framtiden för vår teknik. Biomining erbjuder ett sätt att få dessa värdefulla resurser på ett sätt som är miljövänligt och ekonomiskt genomförbart.

Om författaren

Marcos Voutsinos, doktorand, geomikrobiologi, University of Melbourne

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

Klimat Anpassning Finans och Investeringar i Kalifornien

av Jesse M. Keenan
0367026074Den här boken är en vägledning för lokala myndigheter och privata företag eftersom de navigerar i det outcharterade vattnet för att investera i anpassning och klimatförändring av klimatförändringar. Denna bok tjänar inte bara som en resursguide för att identifiera potentiella finansieringskällor utan också som en färdplan för kapitalförvaltning och offentliga finanser. Den lyfter fram praktiska synergier mellan finansieringsmekanismerna och de konflikter som kan uppstå mellan olika intressen och strategier. Medan huvudfokus för detta arbete är på delstaten Kalifornien, erbjuder den här boken bredare insikter för hur stater, lokala myndigheter och privata företag kan ta de kritiska första stegen för att investera i samhällets kollektiva anpassning till klimatförändringar. Finns på Amazon

Naturbaserade lösningar för anpassning av klimatförändringar i stadsområden: Kopplingar mellan vetenskap, politik och praxis

av Nadja Kabisch, Horst Korn, Jutta Stadler, Aletta Bonn
3030104176
Denna öppna åtkomstbok sammanför forskningsresultat och erfarenheter från vetenskap, politik och praxis för att framhäva och debattera vikten av naturbaserade lösningar för anpassning av klimatförändringar i stadsområden. Det läggs tonvikt på potentialen i naturbaserade tillvägagångssätt för att skapa flera fördelar för samhället.

Expertbidrag presenterar rekommendationer för att skapa synergier mellan pågående politiska processer, vetenskapliga program och praktiskt genomförande av klimatförändringar och naturskyddsåtgärder i globala stadsområden. Finns på Amazon

En kritisk tillvägagångssätt för anpassning av klimatförändringar: Diskurser, politik och praxis

av Silja Klepp, Libertad Chavez-Rodriguez
9781138056299Denna redigerade volym samlar kritisk forskning om diskussioner, policyer och praxis från klimatförändringarna ur ett tvärvetenskapligt perspektiv. Med hjälp av exempel på länder som Colombia, Mexiko, Kanada, Tyskland, Ryssland, Tanzania, Indonesien och Stilla havet, beskriver kapitlen hur anpassningsåtgärder tolkas, förvandlas och implementeras på gräsrotsnivå och hur dessa åtgärder förändras eller stör varandra maktförhållanden, juridisk pluralism och lokal (ekologisk) kunskap. I sin helhet utmanar boken utarbetade perspektiv på anpassning av klimatförändringen genom att ta hänsyn till frågor om kulturell mångfald, miljömässig rättvisa och mänskliga rättigheter samt feministiska eller korsningsmässiga tillvägagångssätt. Detta innovativa tillvägagångssätt möjliggör analyser av de nya konfigurationerna av kunskap och kraft som utvecklas i namn av klimatförändring. Finns på Amazon

Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}