Joey Kyber / Pixels, CC BY-SA 

Biomining เป็นเทคนิคที่สัญญาโดยนิยายวิทยาศาสตร์: ถังอันกว้างใหญ่ที่เต็มไปด้วยจุลินทรีย์ที่กรองโลหะจากแร่โทรศัพท์มือถือเก่าและฮาร์ดไดรฟ์

มันฟังดูเป็นเรื่องแปลก แต่ปัจจุบันใช้เพื่อสร้างทองคำ 5% ของโลกและ 20% ของทองแดงในโลก. นอกจากนี้ยังใช้ในระดับที่น้อยกว่าในการแยกองค์ประกอบนิกเกิลสังกะสีโคบอลต์และธาตุหายาก แต่บางทีศักยภาพที่น่าตื่นเต้นที่สุดคือการแยกองค์ประกอบธาตุหายากซึ่งมีความสำคัญในทุกสิ่งตั้งแต่โทรศัพท์มือถือไปจนถึงเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียน

เหมือง Mary Kathleen ซึ่งเป็นเหมืองยูเรเนียมที่ถูกใช้จนหมดในรัฐควีนส์แลนด์ตะวันตกเฉียงเหนือนั้นมีมูลค่าประมาณ $ 4 พันล้านเหรียญในธาตุหายากของโลก Biomining เสนอทางเลือกที่คุ้มค่าและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

Biomining มีความสามารถหลากหลายที่สามารถใช้กับวัตถุดาวเคราะห์อื่นได้ การศึกษาการชะล้างด้วยชีวภาพ บนสถานีอวกาศนานาชาติแสดงให้เห็นว่าจุลินทรีย์จากสภาพแวดล้อมที่รุนแรงบนโลกสามารถชะล้างแร่ธาตุและโลหะที่สำคัญมากมายจากหินเมื่อสัมผัสกับความเย็นความร้อนการแผ่รังสีและสุญญากาศของอวกาศ

นักวิทยาศาสตร์บางคนถึงกับเชื่อ เราไม่สามารถอาณานิคมดาวเคราะห์ดวงอื่นได้หากไม่ได้รับความช่วยเหลือจากเทคโนโลยีไบโอมินนิ่ง

มันทำงานอย่างไร?

จุลชีพในถังกรองแร่ธาตุจากแหล่งข้อมูลใด ๆ ห้องปฏิบัติการแห่งชาติแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือด้วยความอนุเคราะห์

Biomining เกิดขึ้นภายในถังปฏิกรณ์ขนาดใหญ่ที่ปิดและกวน (ถังปฏิกรณ์ชีวภาพ) อุปกรณ์เหล่านี้มักประกอบด้วยน้ำจุลินทรีย์ (แบคทีเรียอาร์เคียหรือรา) วัสดุแร่และแหล่งพลังงานสำหรับจุลินทรีย์

แหล่งพลังงานที่ต้องการขึ้นอยู่กับจุลินทรีย์เฉพาะที่จำเป็นสำหรับงาน ยกตัวอย่างเช่นทองคำและทองแดงเป็นสารชีวภาพ“ ชะล้าง” จากแร่ซัลฟิดิคโดยใช้จุลินทรีย์ที่สามารถรับพลังงานจากแหล่งอนินทรีย์ผ่านการออกซิเดชั่นของกำมะถันและเหล็ก

อย่างไรก็ตามธาตุดินที่หายากนั้นถูกปล่อยออกมาทางชีวภาพจากแร่ที่ไม่ใช่ซัลฟิดิคโดยใช้จุลินทรีย์ที่ต้องการแหล่งคาร์บอนอินทรีย์เนื่องจากแร่เหล่านี้ไม่มีแหล่งพลังงานที่ใช้งานได้ ในกรณีนี้มีการเติมน้ำตาลเพื่อให้จุลินทรีย์เจริญเติบโต

สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการโลหะเพื่อทำปฏิกิริยาของเอนไซม์พื้นฐาน มนุษย์ได้รับโลหะจากความเข้มข้นของร่องรอยในอาหาร อย่างไรก็ตามจุลินทรีย์ได้รับโลหะโดยการแยกพวกมันออกจากแร่ธาตุในสิ่งแวดล้อม พวกเขาทำสิ่งนี้โดยการผลิตกรดอินทรีย์และสารประกอบที่จับกับโลหะ นักวิทยาศาสตร์ใช้ประโยชน์จากคุณลักษณะเหล่านี้โดยการผสมจุลินทรีย์ในสารละลายกับแร่และรวบรวมโลหะเมื่อมันลอยขึ้นไปด้านบน

อุณหภูมิ, น้ำตาล, อัตราที่ถังกวน, ความเป็นกรด, คาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจนจะต้องมีการตรวจสอบและปรับแต่งอย่างละเอียดเพื่อให้สภาพการทำงานดีที่สุด

ประโยชน์ของไบโอมิน

วิธีการขุดแบบดั้งเดิมต้องการสารเคมีที่รุนแรงพลังงานจำนวนมากและก่อให้เกิดมลพิษจำนวนมาก ในทางกลับกันไบโอมินนิ่งใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยและผลิตผลิตภัณฑ์จากจุลินทรีย์ไม่กี่อย่างเช่นกรดอินทรีย์และก๊าซ

เนื่องจากมีราคาถูกและง่าย biomining สามารถใช้ประโยชน์จากแหล่งโลหะระดับต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ (เช่นเหมืองแร่) ซึ่งจะไม่ประหยัดโดยใช้วิธีการแบบดั้งเดิม

ประเทศกำลังหันมาใช้สารชีวมวลมากขึ้นเช่นฟินแลนด์ชิลีและยูกันดา ชิลีหมดแร่ทองแดงจำนวนมากและตอนนี้ใช้ประโยชน์จากสารชีวมวลในขณะที่ยูกันดาได้สกัดโคบอลต์จากเหมืองแร่ทองแดงมานานกว่าทศวรรษ

ทำไมเราต้องการธาตุดินที่หายาก

องค์ประกอบของธาตุหายากรวมถึงกลุ่ม Xantium Lanthanides ใกล้กับด้านล่างของตารางธาตุรวมทั้งแคนแคนและต้นอิตเทรียม พวกเขาใช้กันอย่างแพร่หลายในเกือบทุกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเป็นที่ต้องการมากขึ้นโดยยานพาหนะไฟฟ้าและอุตสาหกรรมพลังงานทดแทน

คุณสมบัติอะตอมที่ไม่เหมือนใครขององค์ประกอบเหล่านี้ทำให้มีประโยชน์ในฐานะแม่เหล็กและฟอสเฟอร์ พวกเขาใช้เป็นแม่เหล็กน้ำหนักเบาที่แข็งแกร่งในยานพาหนะไฟฟ้ากังหันลมฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์อุปกรณ์การแพทย์และเป็นสารเรืองแสงในการประหยัดพลังงานและในไฟ LED ของโทรศัพท์มือถือโทรทัศน์และแล็ปท็อป

แม้จะมีชื่อของพวกเขาธาตุดินที่หายากไม่ได้หายากและบางอันก็มีอยู่มากมายมากกว่าทองแดงนิกเกิลและตะกั่วในเปลือกโลก อย่างไรก็ตามไม่เหมือนกับโลหะปฐมภูมิเหล่านี้ที่ก่อตัวเป็นแร่ (แร่ธาตุหรือหินที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซึ่งสามารถสกัดสารที่มีประโยชน์ได้ง่าย) ธาตุดินที่หายากจะถูกกระจายอย่างกว้างขวาง ดังนั้นจึงเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจพวกเขามักจะขุดเป็นผลิตภัณฑ์รองพร้อมกับโลหะหลักเช่นเหล็กและทองแดง

มากกว่าร้อยละ 90 ของธาตุหายากของโลกมาจากประเทศจีนที่ผูกขาดการผลิตข้อ จำกัด ทางการค้าและการขุดที่ผิดกฎหมายทำให้ราคา ผันผวนอย่างมาก นานนับปี.

เทคโนโลยีพลังงานทดแทนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับโลหะหายากของโลก Pixabay

รายงานจาก กระทรวงพลังงานสหรัฐ, สหภาพยุโรปและ คณะกรรมการข่าวกรองสหรัฐ ได้ระบุองค์ประกอบของธาตุหายากหลายชนิดว่าเป็นวัสดุสำคัญโดยพิจารณาจากความสำคัญของพลังงานสะอาดความเสี่ยงในการจัดหาสูงและการขาดสารทดแทน

รายงานเหล่านี้สนับสนุนการวิจัยและพัฒนาเป็นวิธีการทำเหมืองทางเลือกเช่น biomining ซึ่งเป็นกลยุทธ์ในการบรรเทา

การเอาใจใส่ต่อสายเหล่านี้ห้องปฏิบัติการใน Curtinและ เบิร์กลีย์ มหาวิทยาลัยได้ใช้จุลินทรีย์ในการละลายแร่ธาตุที่มีธาตุหายาก การศึกษาระดับนำร่องเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงผลลัพธ์ที่น่าพอใจโดยอัตราการสกัดจะเพิ่มขึ้นใกล้เคียงกับวิธีการขุดทั่วไป

เนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่มีอายุการใช้งานสั้นอย่างฉับพลันและการรีไซเคิลได้ไม่ดีนักห้องปฏิบัติการจึงทดลองใช้ไบโอมิน "ในเมือง" ตัวอย่างเช่นการศึกษาการชะล้างด้วยสารชีวภาพได้ประสบความสำเร็จ การแยกองค์ประกอบธาตุหายากจากผงฟอสเฟอร์ ซับลูกโลกเรืองแสงและการใช้จุลินทรีย์ในการรีไซเคิลองค์ประกอบธาตุหายากจากขยะอิเล็กทรอนิกส์เช่น แม่เหล็กฮาร์ดไดรฟ์.

องค์ประกอบของธาตุหายากมีความสำคัญต่ออนาคตของเทคโนโลยีของเรา Biomining เสนอวิธีการรับทรัพยากรที่มีค่าเหล่านี้ในวิธีที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจ

เกี่ยวกับผู้เขียน

Marcos Voutsinos, ปริญญาเอกผู้สมัคร, ธรณีวิทยาชีววิทยา, มหาวิทยาลัยเมลเบิร์น

บทความนี้ถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ สนทนา. อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง

สภาพภูมิอากาศการคลังและการลงทุนในแคลิฟอร์เนีย

โดย Jesse M. Keenan
หนังสือเล่มนี้ทำหน้าที่เป็นแนวทางสำหรับรัฐบาลท้องถิ่นและองค์กรเอกชนในขณะที่พวกเขาสำรวจน่านน้ำที่ไม่มีการลงทุนในการปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและความยืดหยุ่น หนังสือเล่มนี้ไม่เพียง แต่เป็นคู่มือทรัพยากรสำหรับการระบุแหล่งเงินทุนที่อาจเกิดขึ้น แต่ยังเป็นแผนงานสำหรับการจัดการสินทรัพย์และกระบวนการทางการเงินสาธารณะ มันเน้นการประสานการทำงานจริงระหว่างกลไกการระดมทุนรวมถึงความขัดแย้งที่อาจเกิดขึ้นระหว่างความสนใจและกลยุทธ์ที่แตกต่างกัน ในขณะที่ความสนใจหลักของงานนี้อยู่ที่รัฐแคลิฟอร์เนียหนังสือเล่มนี้ให้ข้อมูลเชิงลึกที่กว้างขึ้นเกี่ยวกับวิธีการที่รัฐรัฐบาลท้องถิ่นและองค์กรเอกชนสามารถทำตามขั้นตอนแรกที่สำคัญในการลงทุนในการปรับตัวโดยรวมของสังคมเพื่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ วางจำหน่ายใน Amazon

โซลูชั่นจากธรรมชาติเพื่อการปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในเขตเมือง: การเชื่อมโยงระหว่างวิทยาศาสตร์นโยบายและการปฏิบัติ

โดย Nadja Kabisch, Horst Korn, Jutta Stadler, Aletta Bonn
หนังสือเข้าถึงแบบเปิดนี้รวบรวมผลการวิจัยและประสบการณ์จากวิทยาศาสตร์นโยบายและการปฏิบัติเพื่อเน้นและถกเถียงถึงความสำคัญของการแก้ปัญหาตามธรรมชาติต่อการปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในเขตเมือง เน้นให้เห็นถึงศักยภาพของแนวทางธรรมชาติในการสร้างประโยชน์หลายด้านให้กับสังคม

การมีส่วนร่วมของผู้เชี่ยวชาญนำเสนอคำแนะนำในการสร้างการทำงานร่วมกันระหว่างกระบวนการนโยบายที่กำลังดำเนินอยู่โครงการทางวิทยาศาสตร์และการดำเนินการจริงของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและมาตรการอนุรักษ์ธรรมชาติในเขตเมืองทั่วโลก วางจำหน่ายใน Amazon

แนวทางที่สำคัญในการปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ: วาทกรรมนโยบายและการปฏิบัติ

โดย Silja Klepp, Libertad Chavez-Rodriguez
เล่มที่แก้ไขนี้รวบรวมการวิจัยที่สำคัญเกี่ยวกับวาทกรรมการปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศนโยบายและการปฏิบัติจากมุมมองแบบสหวิทยาการ ตัวอย่างจากประเทศต่างๆ ได้แก่ โคลัมเบียเม็กซิโกแคนาดาเยอรมนีรัสเซียแทนซาเนียอินโดนีเซียและหมู่เกาะแปซิฟิกในบทที่อธิบายถึงวิธีการตีความการปรับเปลี่ยนมาตรการและการดำเนินการในระดับรากหญ้าและมาตรการเหล่านี้มีการเปลี่ยนแปลงหรือแทรกแซง อำนาจความสัมพันธ์พหูพจน์ทางกฎหมายและความรู้ (ระบบนิเวศ) ในท้องถิ่น โดยรวมแล้วหนังสือเล่มนี้ได้ท้าทายมุมมองของการปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโดยคำนึงถึงประเด็นที่เกี่ยวกับความหลากหลายทางวัฒนธรรมความยุติธรรมด้านสิ่งแวดล้อมและสิทธิมนุษยชนรวมถึงแนวทางสตรีนิยมหรือแนวตัดขวาง วิธีการที่เป็นนวัตกรรมนี้ช่วยให้สามารถวิเคราะห์การกำหนดค่าใหม่ของความรู้และพลังงานที่มีการพัฒนาในชื่อของการปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ วางจำหน่ายใน Amazon

จากสำนักพิมพ์:
การซื้อใน Amazon ไปเพื่อชดใช้ค่าใช้จ่ายในการนำคุณ InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, และ ClimateImpactNews.com ไม่มีค่าใช้จ่ายและไม่มีผู้โฆษณาที่ติดตามพฤติกรรมการท่องเว็บของคุณ แม้ว่าคุณจะคลิกที่ลิงค์ แต่อย่าซื้อผลิตภัณฑ์ที่เลือกเหล่านี้ แต่อย่างอื่นที่คุณซื้อในการเข้าชมครั้งเดียวกันบน Amazon จะจ่ายค่าคอมมิชชั่นให้เราเล็กน้อย ไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมสำหรับคุณดังนั้นโปรดช่วยสนับสนุนด้วย นอกจากนี้คุณยังสามารถ ใช้ลิงค์นี้ ใช้กับ Amazon ได้ตลอดเวลาเพื่อให้คุณสามารถช่วยสนับสนุนความพยายามของเรา