מהפכת מיקרוביאלי ב- Metal Recovery

הביקוש העולמי למתכות נדירות ויקרות ממשיך לזנק, מונע על ידי אלקטרוניקה, טכנולוגיות אנרגיה מתחדשות, וייצור מתקדם. שיטות החילוץ המסורתי - כריית בתי-החולים הפתוח, ממליצה, ועומס כימי - לעתים קרובות מגיע עם מחיר סביבתי כבד: זנבות רעילות, זיהום מים, צריכת אנרגיה גבוהה, והרס בתי הגידול.

מה זה Biotechnology in Mining?

ביוטכנולוגיה בכריית - המכונה לעתים קרובות ביו-hydrometallurgy - שימושים באורגניזמים חיים, בעיקר חיידקים, ארכאה, פטריות, כדי להקל על מיצוי מתכות ממקורות מינרלים.מיקרואורגניזמים אלה באופן טבעי אינטראקציה עם מתכות באמצעות תהליכים כגון חמצון, צמצום, הצטברות, ומורכבות (אך יישום ידוע ביותר הוא F: LT0bioleingsalaching F:1, שבו כימיקלים אלה כוללים גם חומרים bioidestostostos) או מינרלים (אך).

(בלב של biomining הם חיידקים צ'מוליטיים, אשר מקבלים אנרגיה על ידי חמצון תרכובות אורגניות כגון ברזל וסולפור. לדוגמה, FLT:0Acithiobacillus ferrooxidans FLT:1 ו-FLT:2Los Goldferroidoxidures 3, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000) הם חומרים רגישים כגון חומצה gic.

איך Bioleaching Works

מכניזם ישיר ועקיף

ביו-שינג מתרחש דרך שני מסלולים עיקריים: ב-FLT:0 עקיפה ביו-שביטה 1LT, חיידקים מייחסים משטח מינרלים ומחמצן את מתכת sulfide ישירות, באמצעות תגובות zymatic לשחרר זרמי מתכת כהלוליים.InFLT:2indirect bioleachingFLT 3, microbes לייצר ברזל ferric (Gelicalron) ולאחר מכן הוא פועל באופן קבוע, בעיקר על ידי מנגנונים כימיים.

מיקרואורגניזמים מרכזיים ותפקידיהם

(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

תהליך התעשייה קונפדרציה

ביו-שיגה מסחרית מבוצעת בדרך כלל באחת משלוש תצורה:

  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) כורים: tank כור: ריצוף 1 (בעדות) הושעה במדיום נוזלי עם מיקרובים בתנאים מבוקרים (pH, טמפרטורה, חמצן) אלה משמשים לריכוזים בעלי ערך גבוה כמו pyrite זהב.
  • (FLT:0) החלפתם: אספקת 1:1 ופתרונות תזונתיים מוזרקים ישירות לתוך גוף תת-קרקעי באמצעות עקרבות, פירוק מתכות במקום.

Beyond Bioleaching: שיטות אחרות של ביוטכנולוגיה

Biooxidation for Refractory Gold Ores

פקדות זהב רבות הן "refractory" - זהב נעול בתוך מינרלים סולפיד כגון pyrite או arsenopyrite ולא ניתן לשחזר על ידי cyanidation ישיר.FLT:0Biooxidation (FLT:1 משתמש מיקרובים כדי לשבור את sulfide ממטריקס, חשיפת חלקיקים זהב עבור לפירוק כימיקלים לאחר מכן.

ביו-סטוריון וביוקלציה

(ב) פתרונות דילוליים - כגון ניקוז, מים תעשייתיים, או מנוולים מגרד אלקטרוני - אינסטינקט מציעה מסלול התאוששות פסיבית. Dead או ביומסה מיקרוביאלית (למשל, מ-FLT:0Saccharomyces cerevisiaeFLT:1 או FLT:2PseudomonasFillos: 3) הם תאים איטיים של מתכת, במיוחד, במיוחד, כגון רכיבי מתכת איטיים (cocreptive) ו-tos) אשר כוללים תאים סרטניים (cocreptive) ו-tocrecretacreta) כגון רכיבי מתכתיים (coptivestomlicreta) כגון רכיבי מתכתיים) ו-tocrecretarulation) אשר כוללים תאים מתכתיים (coptivestomliphic) כגון תאים מתכתיים) ו-tomliphicial יותר.

Microbily Induced מינרלים Precipitation

חלק מהחיידקים יכולים לזרז מתכות כמו sulfides או פחמן על ידי שינוי הסביבה הכימית.לדוגמה, חיידקים מרתיעים לייצר מימן sulfide, אשר מחלימים מתכות כמו אבץ, נחושת, ניקל כמו sulfides.זה יכול לשמש כדי לשחזר מתכות באופן סלקטיבי מפתרונות מעורבים או כדי לטבול את concipitizeantsminants במים שלי.

תגיות: Specific Metals

סיפור ההצלחה של The Pioneer Success Story

Copper bioleaching כבר מוצלח מבחינה מסחרית במשך עשרות שנים, חשבונאות עבור 10-15% של ייצור נחושת גלובלי.התהליך יעיל במיוחד עבור chalcopyrite נמוך (CuFeS2) אוes שאינם כלכליים לטיפול על ידי smelting. תפעול בממכרה Escondida בצ'ילה ואת מכרה מורני באריזונה להשתמש ביוץ המוביל כדי לחלץ מפסולת שומן נמוך ו- mpSecting פחות.

זהב: Unlocking Refractory Deposits

(הביוקסידציה הפכה לטיפול סטנדרטי עבור אורות השבירה.הצמח ה-BIOX® ב- Fairview Mine בדרום אפריקה פעל מאז 1986, עיבוד של עד 60 טון של ריכוז ליום.מחקרים מראים כי ביוקסיד יכול להגדיל את ההתאוששות של זהב מ- 50–70% עד 95%.התהליך מוחל גם על גבי אגדת זהב, שם לא רק משחרר זהב אלא גם חומרים כימיים;

ניקל וקובלט

(הופנה מהדף ניקל sulfides יכול להיות מטופלים ביו-טכנית.FLT:0Acidithiobacillus ferrooxidansphFLT:1 ו-FLT:2Acidithiobacillus tánus tánbcialus , הוכח לנגיף מ pyhotite ו- pentite הוא ריכוז של bulicol cy-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to ctching.

יסודות נדירים (REEs)

(הופנה מהדף מגנטים, זרחן ואלקטרוניקה, אך החילוץ שלהם קשור לעתים קרובות עם זרם רדיואקטיבי אורניום על ידי תוצרים.ביוטכנולוגיה מציעה נתיב ירוק יותר (למשל, FLT:0Gluconobacter oxydansFLT:1) לייצר חומצות אורגניות כי יש לולאות מפלט אלקטרונים (Oclantine) ו- ⁇ dumfer:2gicials:

יתרונות סביבתיים וכלכליים

טביעת רגל כימית

נזלת נחושת מסורתית מפצה דו-חמצני, מבשר גשם חומצי, בעוד שציידי זהב דורש ניהול זהיר של פתרונות ציאניד רעילים. Bioleaching מבטלת בעיקר את הסיכונים האלה: התהליך מייצר חומצה sulfuric ב situ (ששוב בשימוש), ו- biooxidation משתמשת במקום שימושים עתירי זמן גבוה המייצרים חיים מטושטשים.

אנרגיה יעילה

Smelting צורכת כמויות עצומות של אנרגיה - עד 20 GJ ל טון של נחושת. bioleaching פועל בטמפרטורה ולחץ, הדורש אנרגיה רק עבור משאבה ו aeration. עבור ביו-חמצן זהב, חיסכון באנרגיה על מחזור אוטומטי מוערך ב 30–50%. זה מתורגם ישירות פליטות פחמן נמוכות עלויות תפעוליות.

אחריות כלכלית עבור Low-Grade Ores

כפי שפקדות ברמה גבוהה מסולקות, תעשיית הכרייה מתמודדת עם האתגר של עיבוד ציונים נמוכים יותר. bioleaching יכול לטפל כלכלית אונים עם פחות מ -20% נחושת, אשר יהיה ללא כוונת רווח עבור smelting קונבנציונלי. יתר על כן, הטכנולוגיה ניתן ליישם פסולת, זנבות, ו- slag - להפוך התחייבויות למשאבים.

אתגרים ומגבלות

Kinetic Constraints

תגובות ביולוגיות הן איטיות יותר מאשר כימיקלים. heap bioleaching עשוי לקחת שבועות או חודשים כדי להשיג התאוששות מתכת גבוהה, בעוד smelting להשלים שעות.קצב איטי יותר יכול להיות מחסום עבור פעולות בעלות גבוהה. חוקרים מטפלים בזה על ידי בחירת אורגניזמים הצומחים מהר יותר, קידוד אספקת מזון, ושימוש זנים מהונדסים גנטית עם שיעורי חמצון משופרים.

רגישות מיקרוביאלית ושליטה

סביבות תעשייתיות להטיל לחץ על מיקרואורגניזמים: תנודות טמפרטורה, מתכות רעילות, ריכוזים מוצקים גבוהים, ו pH משתנה.שמירה על אוכלוסייה מיקרוביאלית בריאה בקנה מידה מאתגרת.זיהום על ידי מיקרובים לא רצוי יכול לשבש את התהליך.סגור-פרפר-טנק כורים לאפשר שליטה הדוקה יותר אבל להגדיל את עלויות ההון משופר (למשל, בזמן אמת PCR עבור מינים) ותחזוקתיים הם אזורי מחקר חזקים יותר.

זמינות מוגבלת ל-Oxide Ores

ביוליגרד יעיל ביותר עבור sulfide אוes. Oxide אוes דורש אסטרטגיות מיקרוביאליות שונות - כגון פטריות heterotrophic לייצר חומצות אורגניות - אשר פחות מפותחות מסחרית. עבור הרבה סגסוגת מבוסס כדור הארץ נדיר, דבק חומצי קונבנציונלי נשאר יותר יעיל.עם זאת, התקדמות בגלימה מהנה bioleaching וחיידקים ממונדסים מרחיבים בהדרגה את טווח של סוגים אונים.

אפשרויות לעתיד ודרכים מחקר

הנדסה גנטית וביולוגיה סינתטית

כלים גנטיים מאפשרים עיצוב של "על-מדבקות" עבור ביו-מין.לדוגמה, מדענים הכניסו גנים עבור סינתזה cyanide לתוך FLT:0E coliphFLT:1 כדי ליצור סוכן ביו-הכיויג ספציפי זהב.3 מאמצי אחרים כדי לשפר את סובלנות המתכת, להגדיל את ייצור האנזים, ולתת את היכולת לטבול כמה גלקסיות סינתטיות יכול להוביל ל-microgical כדי ל-Factergating משימות אחרות.

כורים עירוניים של פסולת אלקטרונית

פסולת אלקטרונית (e-waste) מכילה ריכוזים משמעותיים של זהב, כסף, נחושת וארץ נדירה - לעתים קרובות גבוה יותר מאשר אורות טבעי.ביוטכנולוגיה הוא מוכן לשחק תפקיד מרכזי "כריית עירונית" פרויקטים הנוכחיים של הטייסים להשתמש ביו-הכיויג פטריות כדי לשחזר את REEs ממגנטי דיסק קשיחים ולוחמי מעגלים מודפסים.

שילוב עם כלכלה מעגלית

שיטות ביוטכניות תואמות באופן מהותי לעקרונות כלכלה מעגלית.מתכת מופקת בזנבים ו-slag ניתן להחזיר לייצור.עמודות ביוסורטיות יכולות ללטש מים מזיקוקים, לשחזר מתכות שאחרת יאבדו. חברות כמו FLT:0MINT InnovationFLT:1 מפרסומות לשחזור מבוסס-ביו של זהב ו- PGM מתהליך, כלומר, טוהרים ו- 99%, יהפכו לתקנות טוהרים יותר ויותר.

▪ מוטציות שדה-סקריות ואימוץ התעשייה

בעוד ביו-leaching הוא בוגר נחושת וזהב, אימוץ נרחב עבור מתכות אחרות דורש הדגמה בקנה מידה.התוכנית במימון האיחוד האירופי:0BIOMOre ProjectFLT:1 הוא בדיקות שחזור של נחושת מפקדים עמוקים באמצעות פתרונות מטבוליים על ידי חיידקים-injected.com: יעד יוזמות דומות ניקל, cobalt, ו- אבץ שיתופיות בין ענקים (למשל BHP, Rio, RIT) ו-BSiOSIg, ו-ACT) הם כיום, ו- 30-Bulating BIOS) ועד ל-BGIg, ו-BRAScg, ו-BIOS) ל-Bellasterating Bellasterating Bellasterating Bella (מהפכה ל-Beration) ו-Bella) ועד ל-Bellastereration) ו-Bellastererationeration.

מסקנה

ביוטכנולוגיה היא לא רק סקרנות ניסיונית - היא פתרון מעשי, מדרגי כבר לעצב מחדש את החילוץ של מתכות נדירות ויקרות.מעצם הביוץ של נחושת ו ביו-חמצן של זהב לשיטות מתפתחות עבור אדמה נדירה ו e-waste, microorganism מציעים נתיב להשפעה סביבתית נמוכה יותר, צריכת אנרגיה מופחתת, וכדאיות כלכלית עבור משאבים נמוכים ברמת, יציבות, ודרישות ירוקות, אך לא רק כדי להתגבר על תפקוד ירוק יותר ויותר.