Растущие цены на полезные ископаемые способствуют использованию бактерий, способных перерабатывать минералы и извлекать металлы из промышленных отходов и бедных руд.
Рост цен на металлы и жесткая хватка Китая, который контролирует около 97% мировых поставок редкоземельных элементов, подстегивает поиск новых источников сырья. Поэтому сегодня в мировой практике повышается интерес к использованию так называемых камнедробильных бактерий, извлекающих металлы из бедных руд, горных отвалов или промышленных отходов.
Бактерии Acidithiobacillus и Leptospirillum обычно встречаются в агрессивных кислых средах. Они получают энергию, вступая в химические реакции с сульфидами, и участвуют таким образом в природном разрушении минералов.
Руды, содержащие железо, медь, цинк и кобальт, часто залегают в виде сульфидов. Нередко в этих рудах присутствуют и более ценные металлы, в частности — золото и уран. При помощи минерал-перерабатывающих бактерий они могут быть извлечены в процессе биологического выщелачивания.
У этого подхода есть свои “за” и “против”. Для быстрого получения больших объемов металла из богатой руды наиболее выгодной и удобной остается выплавка. Биологическое выщелачивание намного более медленный процесс, однако он и дешевле, и хорошо подходит для переработки горных и промышленных отходов с низкими концентрациями металла. В целом добыча металла при помощи бактерий намного чище и безопаснее. Например, этот способ незаменим для переработки сырья, содержащего ядовитый мышьяк, которое из-за опасности заражения не может переплавляться.
В течение многих лет биологическое выщелачивание использовалось для извлечения золота из руды, которую нельзя было измельчить в результате обжига. Бактерии работают в огромных смесевых емкостях, называемых биореакторами, наполненными смесью руды и разбавленной серной кислоты. В этой кислой среде бактерия меняет одну форму железа на другую: двухвалентное железо становится трехвалентным. В кислых растворах трехвалентное железо, как известно, становится мощнейшим окислительным агентом и довольно быстро разрушает сернистые соединения, освобождая таким образом прочие связанные с ними металлы.
Ранее считалось, что добыча таким способом рентабельна только в случае с золотом, но высокие рыночные цены подталкивают к тому, что биологическое выщелачивание будет применяться и для извлечения других металлов.
В 2008 году в Тальвивааре (Финляндия) начала работу компания, основанная в результате развития европейского исследовательского проекта BioShale, показавшего, что бактерии способны извлекать никель, медь, свинец, серебро, цинк кобальт, рений, селен, олово, золото, платину, палладий и уран из громадных неразработанных залежей “черных сланцев”. В минувшем году Talvivaara Mining Company произвела более 10 тыс. тонн никеля и 25 тыс. тонн цинка из местных глинистых сланцев и планирует к 2012 году добыть 90 тыс. тонн цинка, 1,8 тыс. тонн кобальта и 15 тыс. тонн меди. В 2010 году компания приступила также к извлечению урана и ожидает, что его производство достигнет 350 тонн в год.
В Чили, которое владеет третью всех мировых запасов меди, за последние три года BHP Billiton запустила две линии биологического выщелачивания, каждая из которых способна производить около 200 тыс. тонн меди в год. Финское и чилийские предприятия используют так называемые биологические отвалы, представляющие собой огромные, тщательно спроектированные и уложенные штабелями тонны добытой руды. В Чили эти отвалы имеют длину 2 тыс. метров, ширину — более 100 метров и высоту — почти 20 метров. Биологические отвалы поливаются сверху слабым раствором серной кислоты с бактериальной культурой и хорошо проветриваются снизу.
Лучшие результаты дает использование организмов, соответствующих типу минерала. “Мы обнаружили, что один тип руды хорошо подходит определенной культуре организмов, в то время как другой — больше подходит другим бактериям и концентрациям”, — говорит Барри Джонсон, специалист, работающий в Бангорском университете (Северный Уэльс) и сотрудничающий с Rio Tinto.
Канадская компания BacTech Mining Corporation, которая продает методики и процессы биовыщелачивания в сфере золотобычи, создала новое подразделение, исследующее перспективы разработки отходов. В канадском городке Кобальт оно планирует удалять мышьяк из шламов старой шахты по добыче серебра, чтобы потом добывать из них кобальт, никель и серебро. “Первое и самое важное — мы пытаемся восстановить окружающую среду, — объясняет вице-президент BacTech Пол Миллер. — Правда, в процессе восстановления мы также надеемся извлечь и ценные металлы”.
Металлы можно добыть и из загрязненных вод. Источники воды вблизи неиспользуемых шахт часто заражены из-за протекания дамб, ограждающих старые породные отвалы. В Германии компания GEOS запустила пилотное предприятие на месте старой угольной шахты, на котором планирует извлекать железо из грунтовых вод с помощью бактерий. Перспективно также добывать и другие металлы из жидких промышленных отходов с использованием сульфатредуцирующих бактерий. Они применяются также в нефтепереработке для снижения содержания серы в углеводородном сырье.
Нидерландская Paques утверждает, что разработала технологию промышленного извлечения цинка с применением бактерий, а британские исследователи из Бирмингема и Данди не так давно подобным путем получили палладий и платину.
В рамках европейского проекта ProMine, который реализуется с целью снижения зависимости от импортных поставок минерального сырья, геологи наносят на карту месторождения минералов, расположенные на глубине до 5 километров. Дальнейшее развитие и использование биологических металл-восстанавливающих методик — составная часть этого проекта.
Как видно, в Европе бактерии, перерабатывающие минералы, могут рассчитывать не только на прием в штат, но и на сытный обед.
