Мікроорганізми пропонують залучити до видобутку критичних мінералів

Біотехнології з використанням мікроорганізмів можуть допомогти видобувати та повертати в обіг критичні мінерали з руд, відходів гірництва й електронного брухту. Автори огляду, опублікованого в Nature, закликають уряди та бізнес інвестувати не лише в дослідження, а й у пілотну інфраструктуру для промислового впровадження таких методів.

Попит на критичні мінерали зростає через розвиток відновлюваної енергетики, електрифікацію транспорту та інфраструктуру для штучного інтелекту. Водночас виснаження родовищ із високим вмістом металів змушує переробляти більше породи, що потребує додаткової енергії та води. На гірничу галузь уже припадає близько 1,7% світового енергоспоживання, а до 2060 року цей показник, за наведеними в огляді оцінками, може зрости до восьми разів.

Видобуток металів за допомогою мікробів

Біовилуговування та біоокиснення вже застосовують для отримання міді, нікелю, золота й кобальту з руд. У таких процесах спеціалізовані мікроорганізми утворюють кислоти або речовини, що змінюють окисно-відновні реакції та допомагають вибірково розчиняти цільові метали чи супутні мінерали.

Розвиток синтетичної біології розширює можливості цих технологій. Зокрема, сконструйовані мікробні системи можуть ефективніше розчиняти метали. Біомолекули, серед яких білок ланмодулін, здатні відокремлювати рідкісноземельні елементи з виходом 99,9% за один етап у водних розчинах, без органічних розчинників. Розроблення білків із використанням штучного інтелекту також прискорює пошук молекул, які можуть розпізнавати, зв’язувати та відділяти потрібні метали зі складних сумішей.

Електронні відходи та нестача пілотних проєктів

Автори звертають увагу, що електронні відходи є потенційним вторинним джерелом золота, паладію та рідкісноземельних елементів, причому їхня концентрація в багатьох викинутих пристроях може перевищувати показники природних руд. У 2022 році у світі утворилося 62 млн тонн електронних відходів — майже 8 кг на людину, проте формально зібрали й переробили близько 22% цього обсягу.

Перспективні методи часто не переходять від лабораторної перевірки до комерційного використання через брак капіталу, промислових партнерств і спеціалізованої інфраструктури. Регулювання також відрізняється залежно від країни та сектору. У Європейському Союзі генетично модифіковані мікроорганізми можна використовувати в замкнених системах, тоді як для польових застосувань зазвичай покладаються на природні або адаптовані штами.

Пропозиція створити спільні випробувальні майданчики

Як один із пріоритетів автори називають створення спільних пілотних і демонстраційних центрів для мінеральних біотехнологій. Такі майданчики пропонують розміщувати поблизу гірничих районів, центрів переробки електронного брухту, зон кислотного дренажу шахт або міських стічних вод із вмістом металів. Вони могли б перевіряти процеси на реальній сировині, збирати експлуатаційні, екологічні та економічні дані для інвесторів, регуляторів і подальшого комерційного розгортання технологій.