Joey Kyber / Pixels, CC BY-SA 

Biomining adalah jenis teknik yang dijanjikan oleh fiksyen sains: tangki besar yang dipenuhi dengan mikroorganisma yang melepaskan logam dari bijih, telefon bimbit lama dan cakera keras.

Ia berbunyi futuristik, tetapi kini digunakan untuk menghasilkan kira-kira 5% dari emas dunia dan 20% daripada tembaga dunia. Ia juga digunakan untuk mengurangkan zat nikel, zink, kobalt dan nadir bumi. Tetapi mungkin potensi yang paling menarik adalah mengekstrak unsur-unsur nadir bumi, yang penting dalam segala hal dari telefon bimbit ke teknologi tenaga boleh diperbaharui.

Lombong Mary Kathleen, lombong uranium yang habis di barat laut Queensland, mengandungi anggaran A $ 4 bilion dalam unsur-unsur nadir bumi. Biomining menawarkan pilihan yang kos efektif dan mesra alam untuk mendapatkannya.

Biomining sangat serba boleh yang boleh digunakan pada badan planet lain. Kajian Bioleaching di stesen angkasa antarabangsa telah menunjukkan mikroorganisma dari persekitaran yang melampau di Bumi boleh melepaskan pelbagai besar mineral dan logam penting dari batu apabila terdedah kepada sejuk, panas, radiasi dan ruang kosong.

Sesetengah saintis juga percaya kita tidak boleh menjajah planet-planet lain tanpa bantuan teknologi biomining.

Bagaimana ia berfungsi?

Microorgaism dalam tangki melepaskan galian dari bahan sumber apa pun. Dari Makmal Kebangsaan Northwest Pasifik.

Biomining berlaku di dalam reaktor tangki yang besar, tertutup dan dibakar (bioreaktor). Peranti ini umumnya mengandungi air, mikroorganisma (bakteria, archaea, atau kulat), bahan bijih, dan sumber tenaga untuk mikrob.

Sumber tenaga yang diperlukan bergantung kepada mikrob khusus yang diperlukan untuk pekerjaan tersebut. Sebagai contoh, emas dan tembaga secara biologi "dilepaskan" dari bijih sulfidik menggunakan mikroorganisma yang dapat menghasilkan tenaga daripada sumber tak organik, melalui pengoksidaan sulfur dan besi.

Walau bagaimanapun, unsur-unsur nadir bumi bioleached dari bijih bukan sulfida menggunakan mikroorganisma yang memerlukan sumber karbon organik, kerana bijih-bijih ini tidak mengandungi sumber tenaga yang boleh digunakan. Dalam kes ini, gula ditambah untuk membolehkan mikrob berkembang.

Semua organisma hidup memerlukan logam untuk menjalankan tindak balas enzim asas. Manusia mendapatkan logam mereka dari kepekatan jejak dalam makanan mereka. Bagaimanapun, mikrob memperoleh logam dengan melarutkannya daripada mineral dalam persekitarannya. Mereka melakukan ini dengan menghasilkan asid organik dan sebatian logam yang mengikat. Para saintis mengeksploitasikan sifat-sifat ini dengan mencampurkan mikrob dalam penyelesaian dengan bijih dan mengumpul logam kerana ia terapung ke atas.

Suhu, gula, kadar di mana tangki diaduk, keasidan, karbon dioksida dan tahap oksigen semuanya perlu dipantau dan diperhalusi untuk menyediakan keadaan kerja yang optimum

Faedah biomining

Kaedah perlombongan tradisional memerlukan bahan kimia yang keras, banyak tenaga dan menghasilkan banyak bahan pencemar. Sebaliknya, biomining menggunakan tenaga yang sedikit dan menghasilkan beberapa produk sampingan mikro seperti asid dan gas organik.

Kerana ia murah dan mudah, biomining berkesan dapat mengeksploitasi sumber gred rendah logam (seperti tailing lombong) yang sebaliknya akan menjadi tidak ekonomik menggunakan kaedah tradisional.

Negara-negara semakin beralih kepada biomining seperti Finland, Chile dan Uganda. Chile telah menghabiskan sebahagian besar bijih kaya tembaga dan kini menggunakan biomining, sementara Uganda telah mengekstrak kobalt dari tailing lombong tembaga selama lebih dari satu dekad.

Mengapa kita memerlukan unsur-unsur nadir bumi?

Unsur-unsur nadir bumi termasuk kumpulan lanthanides 15 berhampiran bahagian bawah jadual berkala, ditambah scandium dan yttrium. Mereka digunakan secara meluas dalam hampir semua elektronik dan semakin dicari oleh industri elektrik dan industri tenaga boleh diperbaharui.

Ciri-ciri atom unik dari unsur-unsur ini menjadikannya berguna sebagai magnet dan fosfor. Mereka digunakan sebagai magnet ringan yang kuat dalam kenderaan elektrik, turbin angin, pemacu cakera keras, peralatan perubatan dan sebagai fosfor dalam pencahayaan kecekapan tenaga dan dalam LED telefon bimbit, televisyen dan komputer riba.

Walaupun nama mereka, unsur-unsur nadir bumi tidak jarang dan sesetengahnya sebenarnya lebih banyak daripada tembaga, nikel dan plumbum di kerak Bumi. Walau bagaimanapun, tidak seperti logam utama ini yang membentuk bijih (mineral atau batuan yang semulajadi dari mana bahan berguna dapat dengan mudah diekstrak), unsur-unsur nadir bumi secara meluas tersebar. Oleh itu untuk dilaksanakan secara ekonomi, mereka biasanya ditambang sebagai produk sekunder bersama logam utama seperti besi dan tembaga.

Lebih dari 90% daripada elemen nadir bumi dunia datang dari China di mana monopoli pengeluaran, sekatan perdagangan dan perlombongan haram telah menyebabkan harga turun naik secara dramatik selama bertahun.

Kebanyakan teknologi tenaga boleh diperbaharui bergantung kepada logam nadir bumi. Pixabay

Laporan daripada Jabatan Tenaga Amerika Syarikat, Kesatuan Eropah, Dan Suruhanjaya perisikan AS telah melabel beberapa unsur nadir bumi sebagai bahan kritikal, berdasarkan kepentingan mereka untuk membersihkan tenaga, risiko bekalan yang tinggi, dan kekurangan pengganti.

Laporan ini menggalakkan penyelidikan dan pembangunan ke dalam kaedah perlombongan alternatif seperti biomining sebagai strategi mitigasi yang berpotensi.

Mengamalkan panggilan ini, makmal di Malaysia Curtin, dan Berkeley Universiti telah menggunakan mikroorganisma untuk membubarkan mineral jarang-bumi yang mengandungi mineral. Kajian skala perintis ini menunjukkan hasil yang menjanjikan, dengan kadar pengekstrakan semakin dekat dengan kaedah perlombongan konvensional.

Oleh sebab kebanyakan elektronik mempunyai jangka hayat yang pendek dan kitar semula yang rendah, makmal bereksperimen dengan biomining "bandar". Sebagai contoh, kajian bioleaching telah melihat kejayaan dalam mengekstrak unsur nadir bumi dari serbuk fosfor lapisan globes pendarfluor, dan penggunaan mikroorganisma untuk mengitar semula unsur nadir bumi daripada sisa elektronik seperti magnet pemacu keras.

Unsur-unsur nadir bumi adalah penting untuk masa depan teknologi kami. Biomining menawarkan cara untuk mendapatkan sumber-sumber yang berharga ini dengan cara yang bersesuaian dengan alam sekitar dan dapat dilaksanakan secara ekonomi.

Tentang Pengarang

Marcos Voutsinos, Calon PhD, Geomicrobiology, University of Melbourne

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

Kewangan Adaptasi Iklim dan Pelaburan di California

oleh Jesse M. Keenan
Buku ini berfungsi sebagai panduan kepada kerajaan tempatan dan perusahaan swasta ketika mereka menavigasi perairan yang tidak berlesen untuk melabur dalam penyesuaian dan ketahanan perubahan iklim. Buku ini berfungsi bukan sahaja sebagai panduan sumber untuk mengenal pasti sumber pembiayaan yang berpotensi tetapi juga sebagai pelan untuk pengurusan aset dan proses pembiayaan awam. Ia menonjolkan sinergi praktikal antara mekanisme pendanaan, serta konflik yang mungkin timbul antara pelbagai kepentingan dan strategi. Walaupun fokus utama karya ini adalah di Negeri California, buku ini menawarkan wawasan yang lebih luas tentang bagaimana negara, kerajaan tempatan dan perusahaan swasta dapat mengambil langkah-langkah penting yang pertama dalam melabur dalam penyesuaian kolektif masyarakat terhadap perubahan iklim. Tersedia di Amazon

Penyelesaian Berasaskan Alam kepada Adaptasi Perubahan Iklim di Kawasan Bandar: Hubungan antara Sains, Dasar dan Amalan

oleh Nadja Kabisch, Horst Korn, Jutta Stadler, Aletta Bonn
Buku akses terbuka ini menyatukan penemuan dan pengalaman penyelidikan dari sains, dasar dan amalan untuk mengetengahkan dan membahaskan kepentingan penyelesaian berasaskan alam semula jadi untuk penyesuaian perubahan iklim di kawasan bandar. Penekanan diberikan kepada potensi pendekatan berasaskan alam untuk mewujudkan pelbagai faedah bagi masyarakat.

Sumbangan pakar memberikan cadangan untuk mewujudkan sinergi antara proses dasar yang sedang berjalan, program ilmiah dan pelaksanaan praktikal perubahan iklim dan langkah-langkah pemuliharaan alam di kawasan bandar global. Tersedia di Amazon

Pendekatan Kritikal terhadap Adaptasi Perubahan Iklim: Wacana, Dasar dan Amalan

oleh Silja Klepp, Libertad Chavez-Rodriguez
Kelantangan yang disunting ini menyatukan kajian kritikal mengenai wacana, dasar, dan amalan penyesuaian perubahan iklim dari perspektif multi disiplin. Menggambarkan contoh-contoh dari negara-negara termasuk Colombia, Mexico, Kanada, Jerman, Rusia, Tanzania, Indonesia dan Kepulauan Pasifik, bab-bab menerangkan bagaimana langkah penyesuaian ditafsirkan, diubah, dan dilaksanakan di peringkat akar umbi dan bagaimana langkah-langkah ini berubah atau mengganggu hubungan kuasa, pluralismm perundangan dan pengetahuan tempatan (ekologi). Secara keseluruhannya, buku ini mencabar perspektif adaptasi perubahan iklim dengan mengambil kira isu kepelbagaian budaya, hakikat alam sekitar dan hak asasi manusia, serta pendekatan feminis atau intersectional. Pendekatan inovatif ini membolehkan menganalisis konfigurasi baru pengetahuan dan kuasa yang berkembang dalam nama adaptasi perubahan iklim. Tersedia di Amazon

Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon pergi untuk membiayai kos membawa anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, and ClimateImpactNews.com tanpa sebarang kos dan tanpa pengiklan yang mengesan tabiat melayari anda. Walaupun anda mengklik pada pautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa-apa lagi yang anda beli dalam lawatan yang sama di Amazon memberi kami komisen kecil. Tiada kos tambahan untuk anda, jadi sila sumbangkan kepada usaha. Anda juga boleh gunakan pautan ini untuk digunakan untuk Amazon pada bila-bila masa supaya anda boleh membantu menyokong usaha kami.