Истощение месторождений стимулирует поиск новых способов добычи полезных ископаемых. Применение микроорганизмов для извлечения металлов из бедных руд и техногенных отходов приобретает все большую популярность.

В мире растет количество упорных руд — пород, из которых металлы не могут быть извлечены традиционными методами обогащения. Дело в том, что богатые месторождения истощены, новые руды беднее и сложнее по составу, но экономическая целесообразность и современные технологии позволяют перерабатывать то, что раньше считалось отходами. Одна из технологий — биометаллургия. Она использует микроорганизмы, которые за счет химических реакций, вызванных их жизнедеятельностью, позволяют извлекать металлы из руд. Такие бактерии, как Acidithiobacillus ferrooxidans, окисляют сульфидные минералы, высвобождая ценные металлы: медь, золото, уран и даже редкоземельные элементы. Технология, ее еще называют биовыщелачиванием, используется с 1960-х. Она начинается с таких процессов, как подготовка основания и создание водонепроницаемого покрытия, засыпка и формирование рудной кучи на заранее спланированном субстрате. После эти кучи орошаются выщелачивающим раствором. Затем происходит гидрометаллургическая переработка полученного раствора, чтобы извлечь металл. 

В Чили сосредоточены основные запасы меди — 190 млн тонн. Уже десять лет назад методом биовыщелачивания извлекали 10% от общего объема меди, добываемой в стране ежегодно. Это примерно 500 тыс. тонн меди в год. Бактерии задействуют для переработки бедных медных руд и хвостов обогащения.

В Китае с помощью биометаллургии добывают медь и золото, идут эксперименты по добыче редкоземельных металлов (РЗМ). Одно из самых свежих исследований — извлечение РЗМ из фосфогипса с использованием бактерии Gluconobacter oxydans. Результаты показали, что эффективность выщелачивания достигала 24,67%. Особенно эффективно микроорганизмы извлекали неодим при низких значениях pH.

Единственная в России установка бактериального выщелачивания золота из упорных руд работает на Олимпиадинском месторождении компании «Полюс». Золото и концентраты здесь получают с помощью комбинаций бактерий, которые питаются двухвалентным железом и серой и освобождают частицы благородного металла. Кстати, с задачей справляются местные бактерии, живущие на самом месторождении, — благодаря им удается извлекать до 90% золота. 

Китай, Узбекистан, Австралия и Казахстан разрабатывают упорные руды с помощью технологии BIOX. Она нужна для предварительной переработки упорных руд и концентратов перед традиционным извлечением золота путем выщелачивания цианированием. Бактерии разрушают сульфидную матрицу и высвобождают золото для последующего цианирования, таким образом позволяя извлечь 85–95% металла. Доля мирового золота, прошедшего через биовыщелачивание, невелика. Более широкому применению технологии мешают нестабильность извлекаемости при изменении характеристик руды, технологическая сложность и высокая стоимость таких проектов.

В качестве факторов, которые препятствуют распространению биометаллургии, эксперты называют низкую скорость процессов по сравнению с традиционными методами, сложность поддержания оптимальных параметров среды (pH, температура, концентрация кислорода), экологические вопросы, связанные с образованием кислотного дренажа и управлением хвостами. Но когда-нибудь в мире исчезнут богатые руды — и волей-неволей придется взяться за хвосты и отвалы и обратиться за помощью к бактериям. Эксперты ожидают, что рынок биовыщелачивания может вырасти к 2033 году до 3,8 млрд долларов. На темпы роста окажут влияние скорость внедрения и законодательная среда. 

Фото: CDC/Unsplash