Biomining عناصر المستقبل

ملف 20180124 72597 1twk9y1.png؟ ixlib = rb 1.1 جوي كيبر / بكسل, CC BY-SA

Biomining هو نوع من التقنية التي وعدت بها الخيال العلمي: خزان واسع مليء بالكائنات الحية الدقيقة التي تتسرب من المعدن الخام والهواتف المحمولة القديمة والأقراص الصلبة.

يبدو مستقبلاً ، لكنه يستخدم حاليًا لإنتاج حوالي 5٪ من الذهب في العالم و 20 ٪ من النحاس في العالم. يستخدم أيضًا بدرجة أقل في استخراج عناصر النيكل والزنك والكوبالت والأرض النادرة. ولكن ربما تكون أكثر الإمكانات إثارة هي استخراج عناصر أرضية نادرة ، والتي تعتبر ضرورية في كل شيء من الهواتف المحمولة إلى تكنولوجيا الطاقة المتجددة.

يحتوي منجم ماري كاثلين ، وهو منجم لليورانيوم المنضب في شمال غرب كوينزلاند ، على ما قيمته مليار 4 من العناصر الأرضية النادرة. يوفر Biomining خيارًا فعالًا من حيث التكلفة وصديقًا للبيئة للحصول عليه.

التنوّع الأحيائي متعدد الاستعمالات بحيث يمكن استخدامه في أجسام كوكبية أخرى. دراسات التبييض على محطة الفضاء الدولية أظهرت الكائنات الحية الدقيقة من البيئات القاسية على الأرض يمكن أن تتسرب مجموعة كبيرة ومتنوعة من المعادن والمعادن المهمة من الصخور عندما تتعرض للبرد والحرارة والإشعاع وفراغ الفضاء.

بعض العلماء يعتقدون حتى لا يمكننا استعمار الكواكب الأخرى دون مساعدة تقنيات التعدين الحيوي.

كيف تعمل؟

مناخ الكائنات الدقيقة في الدبابات تتسرب المعادن من أي مادة المصدر. بإذن من مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني.

يحدث التعدين الأحيائي داخل مفاعلات كبيرة ومغلقة ذات خزان مقلوب (المفاعلات الحيوية). تحتوي هذه الأجهزة عمومًا على الماء أو الكائنات الحية الدقيقة (البكتيريا أو الأركيا أو الفطريات) ومواد خام ومصدر للطاقة للميكروبات.


الحصول على أحدث من InnerSelf


يعتمد مصدر الطاقة المطلوب على الميكروب المحدد اللازم للوظيفة. على سبيل المثال ، يتم "غسل" الذهب والنحاس بيولوجيًا من خامات الكبريتيك باستخدام الكائنات الحية الدقيقة التي يمكن أن تستمد الطاقة من المصادر غير العضوية ، عبر أكسدة الكبريت والحديد.

ومع ذلك ، يتم التخلص من العناصر الأرضية النادرة من خامات غير كبريتية باستخدام الكائنات الحية الدقيقة التي تتطلب مصدرًا للكربون العضوي ، لأن هذه الخامات لا تحتوي على مصدر طاقة قابل للاستخدام. في هذه الحالة ، تضاف السكريات للسماح للميكروبات بالنمو.

تحتاج جميع الكائنات الحية إلى معادن لتنفيذ تفاعلات الإنزيم الأساسية. يحصل البشر على معادنهم من تركيزات النزرة في طعامهم. الميكروبات ، ومع ذلك ، تحصل على المعادن عن طريق إذابة لهم من المعادن في بيئتهم. يفعلون ذلك عن طريق إنتاج الأحماض العضوية ومركبات ربط المعادن. يستغل العلماء هذه الصفات عن طريق خلط الميكروبات في محلول مع الخامات وجمع المعدن أثناء تعويمه إلى الأعلى.

يجب مراقبة درجة الحرارة والسكريات ومعدل تحريك الخزان ومستويات الحموضة وثاني أكسيد الكربون والأكسجين جميعها وصقلها لتوفير ظروف عمل مثالية

فوائد biomining

طرق التعدين التقليدية تتطلب مواد كيميائية قاسية ، والكثير من الطاقة وتنتج الكثير من الملوثات. في المقابل ، يستخدم التعدين الأحيائي القليل من الطاقة وينتج القليل من المنتجات الميكروبية مثل الأحماض العضوية والغازات.

نظرًا لأنها رخيصة وبسيطة ، يمكن أن يستغل التعدين الأحيائي بشكل فعال مصادر المعادن المنخفضة الدرجة (مثل مخلفات المناجم) التي ستكون غير اقتصادية باستخدام الطرق التقليدية.

تتجه البلدان بشكل متزايد إلى التعدين الحيوي مثل فنلندا وشيلي وأوغندا. لقد استنفدت شيلي الكثير من خاماتها الغنية بالنحاس وتستخدم الآن التعدين الأحيائي ، في حين أن أوغندا تستخرج الكوبالت من مخلفات مناجم النحاس لأكثر من عقد.

لماذا نحتاج إلى عناصر الأرض النادرة؟

تشتمل العناصر الأرضية النادرة على مجموعة 15 lanthanides بالقرب من أسفل الجدول الدوري ، بالإضافة إلى سكانديوم وإيتريوم. يتم استخدامها على نطاق واسع في جميع الإلكترونيات تقريبًا ويتم السعي للحصول عليها بشكل متزايد بواسطة السيارات الكهربائية وصناعات الطاقة المتجددة.

الخصائص الذرية الفريدة لهذه العناصر تجعلها مفيدة مثل المغناطيس والفوسفور. يتم استخدامها كمغناطيسات قوية وخفيفة الوزن في السيارات الكهربائية وتوربينات الرياح ومحركات الأقراص الصلبة والمعدات الطبية وكفسفورات في الإضاءة الموفرة للطاقة وفي مصابيح LED للهواتف المحمولة وأجهزة التلفزيون وأجهزة الكمبيوتر المحمولة.

على الرغم من اسمها ، فإن العناصر الأرضية النادرة ليست نادرة وبعضها في الواقع أكثر وفرة من النحاس والنيكل والرصاص في قشرة الأرض. ومع ذلك ، على عكس هذه المعادن الأولية التي تشكل خامات (معدن طبيعي أو صخرة يمكن استخراج مادة مفيدة منها بسهولة) ، فإن العناصر الأرضية النادرة منتشرة على نطاق واسع. وبالتالي ، من الناحية الاقتصادية ، يتم تعدينهم كمنتجات ثانوية بجانب المعادن الأولية مثل الحديد والنحاس.

أكثر من 90٪ من العناصر الأرضية النادرة في العالم تأتي من الصين حيث تسببت احتكارات الإنتاج والقيود التجارية والتعدين غير المشروع في ارتفاع الأسعار تتقلب بشكل كبير على مر السنين.

مناخ تعتمد معظم تقنيات الطاقة المتجددة على المعادن الأرضية النادرة. Pixabay

تقارير من وزارة الطاقة الأميركية, الإتحاد الأوربي، و ال لجنة المخابرات الأمريكية وصفت العديد من العناصر الأرضية النادرة بأنها مواد مهمة ، استنادًا إلى أهميتها في الطاقة النظيفة ، وارتفاع مخاطر العرض ، ونقص البدائل.

هذه التقارير تشجع البحث والتطوير في طرق التعدين البديلة مثل biomining كاستراتيجية محتملة للتخفيف.

تلبية هذه الدعوات والمختبرات في كورتينو بيركلي استخدمت الجامعات الكائنات الحية الدقيقة لحل المعادن النادرة الحاملة لعناصر الأرض. وقد أظهرت هذه الدراسات التجريبية على نطاق واسع نتائج واعدة ، حيث ارتفعت معدلات الاستخراج عن معدلات طرق التعدين التقليدية.

نظرًا لأن معظم الإلكترونيات لها عمر افتراضي قصير وقدرة سيئة على إعادة التدوير ، فإن المختبرات تقوم بتجارب الأحيائية "الحضرية". على سبيل المثال ، شهدت دراسات bioleaching النجاح في استخراج العناصر الأرضية النادرة من مسحوق الفوسفور بطانة الكرات الفلورية ، واستخدام الكائنات الحية الدقيقة لإعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة من النفايات الإلكترونية مثل مغناطيس القرص الصلب.

عناصر الأرض النادرة ضرورية لمستقبل تقنيتنا. يوفر Biomining طريقة للحصول على هذه الموارد القيمة بطريقة مستدامة بيئيًا ومجدية اقتصاديًا.

نبذة عن الكاتب

ماركوس فوتسينوس ، دكتوراه مرشح ، الجيولوجيا الحيوية ، جامعة ملبورن

تم نشر هذه المقالة في الأصل المحادثة. إقرأ ال المقال الأصلي.

كتب ذات صلة

تمويل التكيف مع المناخ والاستثمار في كاليفورنيا

جيسي كينان
0367026074يُعد هذا الكتاب بمثابة دليل للحكومات المحلية والمؤسسات الخاصة لأنها تتنقل في المياه غير المقيدة للاستثمار في التكيف مع تغير المناخ ومرونته. لا يعمل هذا الكتاب فقط كدليل مرجعي لتحديد مصادر التمويل المحتملة ولكن أيضًا كخارطة طريق لإدارة الأصول وعمليات التمويل العام. ويسلط الضوء على أوجه التآزر العملية بين آليات التمويل ، وكذلك النزاعات التي قد تنشأ بين المصالح والاستراتيجيات المختلفة. بينما ينصب التركيز الرئيسي لهذا العمل على ولاية كاليفورنيا ، يقدم هذا الكتاب رؤى أوسع لكيفية قيام الولايات والحكومات المحلية والمؤسسات الخاصة باتخاذ هذه الخطوات الأولى الحاسمة في الاستثمار في التكيف الجماعي للمجتمع مع تغير المناخ. متاح في أمازون

الحلول المعتمدة على الطبيعة للتكيف مع تغير المناخ في المناطق الحضرية: الروابط بين العلوم والسياسة والممارسة

نادية كابيش ، هورست كورن ، جوتا ستادلر ، أليتا بون
3030104176
يجمع هذا الكتاب المفتوح الوصول إلى نتائج البحوث والخبرات من العلوم والسياسات والممارسات لإلقاء الضوء على أهمية الحلول المستندة إلى الطبيعة للتكيف مع تغير المناخ في المناطق الحضرية. يتم التركيز على إمكانات النهج القائمة على الطبيعة لخلق منافع متعددة للمجتمع.

وتقدم مساهمات الخبراء توصيات لخلق التآزر بين عمليات السياسات الجارية والبرامج العلمية والتنفيذ العملي لتدابير تغير المناخ وحماية الطبيعة في المناطق الحضرية العالمية. متاح في أمازون

مقاربة نقدية للتكيف مع تغير المناخ: الخطابات والسياسات والممارسات

بقلم سيلجا كليب ، ليبرتاد شافيز رودريغيز
9781138056299يجمع هذا الحجم المحرر الأبحاث الحاسمة حول الخطابات والسياسات والممارسات المتعلقة بالتكيف مع تغير المناخ من منظور متعدد التخصصات. واستنادا إلى أمثلة من دول من بينها كولومبيا والمكسيك وكندا وألمانيا وروسيا وتنزانيا وإندونيسيا وجزر المحيط الهادئ، وفصول تصف كيف يتم تفسير تدابير التكيف، حولت، وتنفيذها على المستوى الشعبي وكيف يمكن لهذه التدابير تغيير أو التدخل في علاقات القوة والتعددية القانونية والمعرفة المحلية (الإيكولوجية). بشكل عام ، يتحدى الكتاب وجهات نظر ثابتة للتكيف مع تغير المناخ من خلال مراعاة قضايا التنوع الثقافي ، والجدوى البيئية وحقوق الإنسان ، وكذلك النهج النسوي أو التقاطعي. يسمح هذا النهج المبتكر بتحليل التكوينات الجديدة للمعرفة والقوة التي تتطور باسم التكيف مع تغير المناخ. متاح في أمازون

من الناشر:
عمليات الشراء على موقع أمازون تذهب لتحمل تكلفة جلبك InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, . ClimateImpactNews.com دون أي تكلفة ودون المعلنين الذين يتتبعون عادات التصفح الخاصة بك. حتى إذا قمت بالنقر فوق رابط ولكنك لا تشتري هذه المنتجات المحددة ، فإن أي شيء آخر تشتريه في هذه الزيارة نفسها على Amazon يدفع لنا عمولة صغيرة. لا توجد تكلفة إضافية عليك ، لذا يرجى المساهمة في هذا الجهد. بامكانك ايضا استخدام هذا الرابط لاستخدامه في Amazon في أي وقت حتى تتمكن من المساعدة في دعم جهودنا.

enafarزكية-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

اتبع InnerSelf على

الفيسبوك أيقونةتويتر أيقونةآر إس إس أيقونة

احصل على آخر عبر البريد الإلكتروني

{Emailcloak = إيقاف}

الأكثر قراءة

البحث عن حياة أكثر معنى وهدف
البحث عن حياة أكثر معنى وهدف
by فرانك باسكيوتي ، دكتوراه
كيف تهدد الخصوصية والأمن في هذه الخيارات اليومية
كيف تهدد الخصوصية والأمن في هذه الخيارات اليومية
by آري تراختنبرغ وجيانلوكا سترينجيني وران كانيتي