Бактерии добывают металлы

Цены на золото, медь, никель и многие другие металлы за последние годы выросли настолько, что некоторые методы их добычи, считавшиеся ранее недостаточно экономичными и потому отвергнутые, теперь снова становятся предметом дискуссий и научных исследований. К этим методам относится, в частности, и так называемое бактериальное выщелачивание, то есть извлечение тех или иных химических элементов из руд, концентратов и горных пород с помощью бактерий или продуктов их жизнедеятельности. А бактерий таких немало. Профессор Аксель Шипперс (Axel Schippers), геомикробиолог, научный сотрудник Федерального ведомства по геонаукам и сырью в Ганновере, собрал в своей лаборатории более полутора тысяч штаммов разных бактерий, которые могут найти применение в процессе обогащения руд.

Микробный зоопарк

Собрание ученого - не база данных в привычном понимании этого слова и не коллекция, а нечто вроде "зоопарка" микробов, все обитатели которого находятся в глубокой зимней спячке, поскольку хранятся в условиях крайне низких температур, при минус 140 градусах. "Так получается менее трудоемко, - поясняет ученый. - Но все равно время от времени эти культуры приходится размораживать и пробуждать к жизни, чтобы убедиться, что они по-прежнему активны и не загрязнены".

Хотя в "зоопарке" профессора Шипперса имеются, конечно, и весьма экзотические микроорганизмы, подавляющее большинство его обитателей составляют разные штаммы хорошо известных так называемых тионовых бактерий, получающих энергию за счет окисления практически всех сульфидных минералов, серы, а также соединений железа, меди, селена, сурьмы, урана и некоторых других элементов. Именно эти микроорганизмы представляют наибольший интерес с точки зрения их использования в бактериальном выщелачивании металлов из руд.

Для этого горную породу измельчают, смешивают с кислотой, а затем в раствор добавляют культуру подходящих бактерий, которые в процессе своей жизнедеятельности и переводят металл в раствор. Извлечь его оттуда можно, например, методом электролиза. Бактериальное выщелачивание считается относительно экологичной технологией. Во всяком случае, оно обходится без выбросов двуокиси серы в атмосферу и требует меньших энергозатрат, чем традиционная пирометаллургия с полным расплавлением шихты и разделением расплава на металл и шлак.

Каждому минералу - свою бактерию!

Использование микроорганизмов для выщелачивания металлов из руд уходит корнями в давние времена, когда о самом существовании бактерий никто еще не подозревал. Осмысленно и целенаправленно эта технология развивалась в прошлом столетии, но ближе к концу века утратила популярность. "Отчасти наша работа начинается теперь там, где мы ее прекратили 20-30 лет назад", - говорит профессор Шипперс. Это связано с тем, что, с одной стороны, резко выросли цены на металлы, а с другой - с тем, что исследователи обнаружили немало новых видов бактерий. "30 лет назад было известно всего несколько микроорганизмов, игравших роль в выщелачивании металлов, - поясняет ученый. - Сегодня их не менее трех десятков, и это число продолжает расти. Поэтому сейчас мы можем для каждого минерала подобрать оптимальный вид бактерий".

При добыче меди и золота метод бактериального выщелачивания применяется уже довольно широко: на его долю приходится несколько процентов мировой добычи этих металлов. Тут лидерами являются Австралия, страны Латинской Америки и Африки. А в Финляндии с помощью особого штамма бактерий удалось наладить добычу никеля, кобальта и цинка на одном из местных месторождений.

Нет пророка в своем отечестве

Однако бактериальную технологию, эффективную на одном месторождении, далеко не всегда можно перенести на другое: отличия в составе горных пород допускают использование только местных штаммов бактерий, а у каждого такого штамма - свои "привычки" и свои "потребности". "С этим у нас сейчас проблемы, - сетует профессор Шипперс. - Что касается совершенствования технологий извлечения металлов из руд, у нас есть интересные лабораторные наработки, выполненные в ходе прежних исследований, но испытать их в Германии в крупном масштабе и проверить на экономическую рентабельность у нас нет возможности".

Зато некоторые наработки находят практическое применение в международном масштабе. Так, в сотрудничестве с Клаустальским техническим университетом профессор Шипперс доказал, что с помощью бактерий можно будет санировать гигантские отвалы бедной руды на одной из шахт в Перу, причем продажа извлеченного металла позволит полностью окупить это мероприятие. А еще ученый намерен использовать некоторых обитателей своего микробного "зоопарка" для бактериального выщелачивания металлов из шлаков, отходов обогащения, свалок и так далее.