ג'ואי קיבר / פיקסלים, CC BY-SA 

כריית ביו היא סוג הטכניקה שהובטח על ידי מדע בדיוני: טנק עצום ומלא במיקרואורגניזמים המדליף מתכת מעפרות, טלפונים ניידים ישנים וכוננים קשיחים.

זה נשמע עתידני, אבל הוא משמש כיום לייצור של כ 5% מהזהב בעולם 20% מנחושת העולם. זה משמש גם במידה פחותה לחילוץ אלמנטים של ניקל, אבץ, קובלט ואדמה נדירה. אבל אולי הפוטנציאל המרגש ביותר הוא לחילוץ של אלמנטים אדירים נדירים, שהם מכריעים בכל מהטלפונים הניידים ועד לטכנולוגיית אנרגיה מתחדשת.

מכרה מרי קתלין, מכרה אורניום מותש בצפון מערב קווינסלנד, מכיל סכום המוערך בסך של 4 מיליארד דולר באלמנטים אדירים נדירים. Biomining מציע אפשרות חסכונית וידידותית לסביבה להוצאתו.

הכרייה הביולוגית כל כך מגוונת שאפשר להשתמש בה בגופים פלנטריים אחרים. לימודי ביולוגיה בתחנת החלל הבינלאומית הראו שמיקרואורגניזמים מסביבות קיצוניות בכדור הארץ יכולות להדליף מגוון גדול של מינרלים ומתכות חשובים מסלעים כאשר הם נחשפים לקור, לחום, לקרינה ולאקום של החלל.

יש מדענים שאפילו מאמינים איננו יכולים ליישב כוכבי לכת אחרים ללא עזרה של טכנולוגיות ביומינקציה.

איך זה עובד?

מיקרו-אורגזמות במיכלים מדליקים את המינרלים מחומר מקור כלשהו. באדיבות המעבדה הלאומית בצפון מערב פסיפיק.

הכרייה הביולוגית מתבצעת בתוך כורים טנקים גדולים וסגורים (ביורקטורים). מכשירים אלה מכילים בדרך כלל מים, מיקרואורגניזמים (חיידקים, ארקאה או פטריות), חומר עפרות, ומקור אנרגיה למיקרובים.

מקור האנרגיה הנדרש תלוי במיקרובה הספציפית הנחוצה לתפקיד. לדוגמה, זהב ונחושת "דולקים" ביולוגית מעפרות גופרית באמצעות מיקרואורגניזמים שיכולים להפיק אנרגיה ממקורות אנאורגניים, באמצעות חמצון של גופרית וברזל.

עם זאת, יסודות אדמה נדירים נלקחים ביולוגית מעפרות שאינן גופרתיות באמצעות מיקרואורגניזמים הדורשים מקור פחמן אורגני, מכיוון שעפרות אלה אינן מכילות מקור אנרגיה שמיש. במקרה זה מוסיפים סוכרים כדי לאפשר למיקרובים לגדול.

כל האורגניזמים החיים זקוקים למתכות בכדי לבצע תגובות אנזים בסיסיות. בני אדם מקבלים את המתכות שלהם מריכוזי העקבות במזונם. עם זאת, חיידקים משיגים מתכות על ידי המסתם מהמינרלים בסביבתם. הם עושים זאת על ידי ייצור חומצות אורגניות ותרכובות מחייבות מתכת. מדענים מנצלים תכונות אלה על ידי ערבוב של חיידקים בתמיסה עם עפרות ואיסוף המתכת כשהיא צפה לראש.

יש לעקוב אחר הטמפרטורה, הסוכרים, הקצב בו מיקס הטנק, חומציות, פחמן דו חמצני ורמות החמצן כדי לכוונן את תנאי העבודה האופטימליים

היתרונות של ביו-כרייה

שיטות כרייה מסורתיות דורשות כימיקלים קשים, הרבה אנרגיה ומייצרות מזהמים רבים. לעומת זאת, ביו-כרייה משתמשת באנרגיה מועטה ומייצרת מעט תוצרי לוואי מיקרוביאליים כמו חומצות אורגניות וגזים.

מכיוון שזה זול ופשוט, כריית ביו יכולה לנצל ביעילות מקורות מתכות בדרגה נמוכה (כגון חיתוך מוקשים) שאחרת לא הייתה כלכלית בשיטות מסורתיות.

מדינות פונות יותר ויותר לביומינקציה כמו פינלנד, צ'ילה ואוגנדה. צ'ילה מיצה חלק גדול מהעפרות העשירים בנחושת שלה ועכשיו עושה שימוש בכרייה ביולוגית, בעוד אוגנדה מוציאה קובלט מתארות מכרות הנחושת כבר למעלה מעשור.

מדוע אנו זקוקים ליסודות אדירים נדירים?

יסודות האדמה הנדירים כוללים את קבוצת הלנטנידים 15 בסמוך לתחתית הטבלה המחזורית, בתוספת סקנדיום ויתריום. הם נמצאים בשימוש נרחב כמעט בכל האלקטרוניקה ומבוקשים יותר ויותר על ידי הרכב החשמלי ותעשיות האנרגיה המתחדשת.

התכונות האטומיות הייחודיות של היסודות הללו הופכות אותם לשימושיות כמגנטים וזרחן. הם משמשים כמגנטים חזקים במשקל קל ברכבים חשמליים, טורבינות רוח, כונני דיסק קשיח, ציוד רפואי וכזרחן בתאורת יעילות אנרגטית ובנורות LED של טלפונים ניידים, טלוויזיות ומחשבים ניידים.

למרות שמם, יסודות אדמה נדירים אינם נדירים וחלקם למעשה בשפע יותר מנחושת, ניקל ועופרת בקרום כדור הארץ. עם זאת, בשונה ממתכות ראשוניות אלה היוצרות עפרות (מינרל או סלע המתרחשים באופן טבעי וממנו ניתן להפיק בקלות חומר מועיל), יסודות האדמה הנדירים מפוזרים באופן נרחב. כך שניתן יהיה לבצע זאת מבחינה כלכלית הם מכורים בדרך כלל כמוצרים משניים לצד מתכות ראשוניות כמו ברזל ונחושת.

למעלה מ- 90% מכלל גורמי האדמה הנדירים בעולם מגיעים מסין, שם מונופולי ייצור, מגבלות סחר וכרייה בלתי חוקית גרמו למחירים ל תנודות דרמטיות במהלך השנים.

רוב טכנולוגיות האנרגיה המתחדשת תלויים במתכות אדמה נדירות. pixabay

דוחות מה- מחלקת האנרגיה של ארה"ב, האיחוד האירופי, וה ועדת הביון האמריקאית תייגו כמה יסודות אדירים נדירים כחומרים קריטיים, על סמך חשיבותם לאנרגיה נקייה, סיכון אספקה ​​גבוה וחוסר בתחליפים.

דוחות אלה מעודדים מחקר ופיתוח לשיטות כרייה אלטרנטיביות כמו ביומינקציה כאסטרטגיה להפחתה אפשרית.

עוקב אחר שיחות אלה, מעבדות ב קרטין, ו ברקלי אוניברסיטאות השתמשו במיקרואורגניזמים כדי להמיס מינרלים נפוצים הנושאים יסודות אדירים. מחקרים בקנה מידה טייס אלה הראו תוצאות מבטיחות, כאשר שיעורי המיצוי התקרבו לאלה של שיטות כרייה קונבנציונאליות.

מכיוון שלרוב האלקטרוניקה יש אורך חיים ידוע להפליא ומחזוריות ירודה, מעבדות עושות ניסוי בביומינציה "עירונית". לדוגמה, מחקרים ביולוגית ליטוש מצליחים לראות בהצלחה חילוץ יסודות אדירים נדירים מאבקת הזרחן בטנה של גלוביות ניאון, ושימוש במיקרואורגניזמים למחזור יסודות אדירים נדירים מפסולת אלקטרונית כמו מגנטים בכונן הקשיח.

יסודות האדמה הנדירים הם קריטיים לעתיד הטכנולוגיה שלנו. Biomining מציע דרך להשיג משאבים יקרי ערך אלה באופן בר-קיימא מבחינה סביבתית וגם בר-ביצוע כלכלי.

על המחבר

מרקוס וווצינוס, מועמד לדוקטורט, גאומיקרוביולוגיה, אוניברסיטת מלבורן

מאמר זה פורסם במקור ב שיחה. קרא את מאמר מקורי.

ספרים קשורים

התאמת אקלים פיננסים והשקעות בקליפורניה

מאת ג'סי מ. קינן
ספר זה משמש כמדריך לממשלות מקומיות ועסקים פרטיים כאשר הם מנווטים במים הבלתי ממוקמים של השקעה בהתאמה וחוסן של שינויי אקלים. ספר זה משמש לא רק כמדריך משאבים לזיהוי מקורות מימון פוטנציאליים, אלא גם כמפת דרכים לתהליכי ניהול נכסים וכספי ציבור. זה מדגיש סינרגיות מעשיות בין מנגנוני מימון, כמו גם את הקונפליקטים שעלולים להתעורר בין אינטרסים ואסטרטגיות שונות. בעוד שהמוקד העיקרי של עבודה זו הוא על מדינת קליפורניה, ספר זה מציע תובנות רחבות יותר כיצד מדינות, ממשלות מקומיות ועסקים פרטיים יכולים לנקוט בצעדים ראשונים קריטיים אלה בהשקעה בהתאמה הקולקטיבית של החברה לשינויי אקלים. זמין באמזון

פתרונות טבעיים להסתגלות שינויי אקלים באזורים עירוניים: קשרים בין מדע, מדיניות ופרקטיקה

מאת נדג'ה קביש, הורסט קורן, יוטה סטדלר, אלטה בון
ספר גישה פתוחה זה מאגד ממצאי מחקר וחוויות מדע, מדיניות ופרקטיקה כדי להדגיש ולדון בחשיבותם של פתרונות טבעיים להתאמת שינויי אקלים באזורים עירוניים. ניתן דגש לפוטנציאל הגישות מבוססות הטבע ליצור יתרונות מרובים לחברה.

תרומות המומחים מציגות המלצות ליצירת סינרגיה בין תהליכי מדיניות שוטפים, תוכניות מדעיות ויישום מעשי של שינויי אקלים ואמצעי שמירת טבע באזורים עירוניים גלובליים. זמין באמזון

גישה ביקורתית להתאמת שינויי אקלים: שיח, מדיניות ופרקטיקות

מאת סיל'ה קלפ, ליברטד צ'אבז-רודריגז
כרך ערוך זה מאגד מחקרים ביקורתיים על שיח, מדיניות ופרקטיקות להתאמה לשינויי אקלים מבחינה רב-תחומית. על פי דוגמאות ממדינות הכוללות קולומביה, מקסיקו, קנדה, גרמניה, רוסיה, טנזניה, אינדונזיה ואיי האוקיאנוס השקט, הפרקים מתארים כיצד אמצעי ההסתגלות מתפרשים, הופכים ומיושמים ברמת השטח וכיצד אמצעים אלה משתנים או מפריעים להם יחסי כוח, פלורליזם משפטי וידע מקומי (אקולוגי). ככלל, הספר מאתגר נקודות מבט קבועות של התאמת שינויי אקלים על ידי התחשבות בסוגיות של גיוון תרבותי, השופט הסביבתי וזכויות האדם, כמו גם גישות פמיניסטיות או בין-חוציות. גישה חדשנית זו מאפשרת ניתוח של התצורות החדשות של הידע והכוח המתפתחים בשם התאמת שינויי האקלים. זמין באמזון

מאת המו"ל:
רכישות באמזון ללכת לפרוע את העלות של הבאת לך InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ו ClimateImpactNews.com ללא עלות וללא מפרסם לעקוב אחר הרגלי הגלישה שלך. גם אם תלחץ על קישור אך אינך קונה את המוצרים הנבחרים האלה, כל דבר אחר שאתה קונה באותו ביקור באמזון משלם לנו עמלה קטנה. אין עלות נוספת עבורך, אז אנא תרום למאמץ. אתה יכול גם להשתמש בקישור זה להשתמש באמזון בכל עת כדי שתוכלו לתמוך במאמצים שלנו.