Ученые обнаружили удивительные микроорганизмы, способные буквально поглощать металлы. Это открытие может принести революцию в горнодобывающую промышленность и улучшить экологическую ситуацию. Эти уникальные бактерии не только помогут в решении проблемы металлических отходов, но и предоставят новые возможности для добычи полезных ресурсов.
Бактерии, обитающие в крадере древнего вулкана в Чилийской пустыне
Персонажи этой истории - бактерии Leptospirillum окисляющие железо - обнаружены у гейзеров Татио в пустыне Атакама и стали центральными фигурами сюжета. Эти микроорганизмы принадлежат к экстремофильным формам жизни - они способны выживать в самых неблагоприятных условиях: живут под землей без доступа к солнечному свету при температуре до плюс 50 градусов по Цельсию в растворе близком к серной кислоте со следами мышьяка и высоким содержанием цинка и меди.
Чилийская ученая Надак Реалес с ее научным коллективом начали исследования по использованию этих микроорганизмов для реабилитации старых шахт. Поскольку Чили является крупнейшим производителем меди в мире, проблема отходов горнодобычи стоит особенно остро.
В течение двух месяцев до трех дней
Изначально бактериям требовалось два месяца на полное разложение обычного гвоздя. Однако исследователи выяснили, что при лишении Leptospirillum всех источников питания этот процесс можно значительно ускорить. Через два года отбора наиболее подходящих штаммов и оптимизации условий содержания Реалесу удалось сократить время распада гвоздя до трех дней.
Работа этих бактерий удивительна: они получают энергию из углерода и азота воздуха и используют оставшийся кислород для окисления железа. В результате этой реакции образуется серная кислота, которая высвобождает еще больше металлов из породы.
Открытие в этой области дает широкие возможности для решения проблем окружающей среды. Некоторые металлические отходы типа грузовых бункеров объемом 50 тонн породы невозможно утилизировать стандартными способами — их часто просто выбрасывают на землю.
Leptospirillum не является опасным ни для людей ни для окружающей среды и может быть использован для улучшения процесса извлечения меди без применения токсичных химикатов.
Другие бактерии, которые могут обрадовать металлами.
Металлы не единственное питание для бактерий — это подтверждают исследования проведенные учеными из Калифорнийского института технологий. Они обнаружили бактерию Candidatus Manganitrophus noduliformans, которая предпочитает магний в качестве источника энергии и питательных веществ. Сам факт этого открытия был случайным — профессор Джаред Лидбеттер оставил стеклянный сосуд с магнием на дне раковины с водой на несколько месяцев и после обнаружил его покрытым черным веществом — окисью магния.
Бактерии C. Metallidurans были исключительно интересными: они не только поглощают токсичные тяжелые металлы, но и выделяют золотые самородки размером всего в несколько нанометров. Их обмен веществ основан на комплексе ферментов, способствующих извлечению меди и золота из почвы и последующему выводу избытков в виде золотистых хлопьев.
Надак Реалес уже основала компанию Rudanac Biotec с целью продвижения своего метода на рынок и активно ищет потенциальных инвесторов для расширения бизнеса. Ее технология привлекла внимание крупных горнодобывающих компаний, которые могут применить ее для улучшения процессов добычи меди и других полезных ископаемых на крупных масштабах в целях снижения негативного воздействия на окружающую среду.
Сегодня в промышленности активно используют микроорганизмы для извлечения меди и золота из пород с помощью процесса биовыщелачивания. Сущность каждой бактерии, способной окислять железо, заключается в том, что она функционирует как естественная фабрика для обогащения руды.
Открытие микроорганизмов, способных обрабатывать металлы, открывает перед нами новые перспективы в области биотехнологий. Эти бактерии представляют собой ключ к решению двух главных проблем нашего времени: утилизации металлических отходов и экологически чистой добычи ценных рудных ископаемых. Уникальная способность этих микроорганизмов метаболизировать даже те вещества, которые кажутся непригодными для жизни – такие как металлы – удивительным образом подчеркивает адаптивность живых организмов на Земле.
Несмотря на то, что ученые не придают значения созданию "золотых ферм" из бактериальных колоний, понимание процессов превращения веществ поможет улучшить процессы добычи полезных ископаемых и сделать их более экологически безопасными. Это открытие может стать важным шагом на пути к устойчивому развитию горнодобывающей промышленности.
Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России, в рамках Десятилетия науки и технологий