Бактерии идут в гору
От упорных руд до лунных станций – где и как микроорганизмы помогают добывать редкие металлы
Значительная часть российских редких металлов находится в так называемых упорных рудах, до которых сложно добраться традиционными методами. Решение можно найти в пробирке с бактериями. Биомайнинг, или добыча металлов с помощью микроорганизмов, постепенно перестает быть лабораторной экзотикой и становится вопросом экономической независимости страны.
Общие запасы 29 видов редких металлов в России составляют 658 млн т, включая 28,5 млн т редкоземельных металлов, следует из данных Минприроды на февраль 2025 г. Этого достаточно как для текущих потребностей экономики, так и на долгосрочную перспективу, считают в ведомстве. Но нередко проблема заключается в том, что руды бывают «упрямыми»: например, золото спрятано в сульфидах, поэтому добраться до него традиционными методами сложно. В этих условиях биомайнинг – добыча металлов с помощью микроорганизмов – может стать для России не просто «зеленой альтернативой», а одним из экономически оправданных способов разработки недр.
Во глубине упорных руд
Качество исходного сырья в мировой добыче неуклонно падает, отмечает доцент кафедры обогащения полезных ископаемых Института цветных металлов Сибирского федерального университета Роман Борисов. Если раньше золото добывали из россыпей, то сейчас в переработку вовлекаются руды со все более низким содержанием металла, где золото вкраплено в минералы в виде микроскопических частиц. «Золотосодержащие руды, в которых золото находится в труднодоступной форме, например в виде тонкодисперсных включений или в соединениях с вредными примесями – мышьяком, сурьмой, органическим углеродом, называются упорными. При этом в портфелях российских золотодобывающих компаний упорными являются от 30 до 60% руд», – уточняет ученый. Прямое цианирование (извлечение металлов из руд и концентратов избирательным растворением их в растворах цианидов щелочных металлов) флотоконцентратов (пенный продукт, который образуется при разделении минеральных частиц. – «Ведомости. Наука») из такого сырья позволяет извлечь менее половины содержащегося в них золота. Поэтому требуется введение специальных технологий переработки, например таких, как автоклавное окисление (POX-процесс) или бактериальное окисление, которые позволяют повысить показатель извлечения до 90% и выше, говорит Борисов.
Драгоценные бактерии
Биомайнинг, или биологическое выщелачивание, – это способ добычи металлов с помощью микроорганизмов. В основе процесса лежит способность определенных бактерий использовать минералы в качестве источника питания. Как объясняет заведующий лабораторией хемолитотрофных микроорганизмов ФИЦ Биотехнологии РАН Александр Булаев, российская школа биовыщелачивания строится на тех же принципах, что и западная. Советские ученые с самого начала развития биогидрометаллургии работали в тесном контакте с зарубежными коллегами, и сегодня российские специалисты способны вести оригинальные разработки, не уступающие мировым аналогам. Технологии, применяемые в России, созданы отечественными специалистами на базе собственных исследований, отмечает он.
Булаев также обращает внимание, что биологические процессы уступают в скорости, например, автоклавному окислению. Но для переработки упорных золотосодержащих концентратов они обеспечивают требуемую производительность. «В случае бедного и труднообогатимого минерального сырья высокие скорости не требуются, здесь биовыщелачивание имеет абсолютное преимущество благодаря своей низкой себестоимости», – поясняет ученый. Более того, ведутся исследования по ускорению технологических процессов: разрабатываются способы оптимизации питания микроорганизмов и комбинированные гидрометаллургические процессы, сочетающие биоокисление и химическое выщелачивание.