Ingineria proceselor Bacteriile ca vânători de comori - spectrul științei
Ingineria proceselor: bacteriile ca vânători de comori
Fiecare telefon mobil vechi, fiecare laptop spart deține o comoară de materii prime prețioase: până la 70 de metale rare și scumpe diferite, precum aurul și platina, precum și specii mai puțin cunoscute, cum ar fi neodimul, lantanul sau itriul. Dar cantitățile minuscule ale acestor „condimente de înaltă tehnologie” sunt greu de găsit. În afară de faptul că doar câteva dispozitive electrice uzate ajung vreodată la un punct de colectare a deșeurilor, există încă o nevoie de inovație tehnică. Deoarece procesele anterioare cu care sunt reciclate metale mai frecvente precum cuprul sau aluminiul nu sunt potrivite pentru extragerea eficientă a cantităților foarte mici de metale rare din deșeurile electronice, de exemplu.
În viitor, bacteriile, ciupercile, drojdiile și algele vor ajuta aici - și poate chiar curăța deșeurile de metale grele toxice în același timp. Procesul de „biosorbție” funcționează foarte simplu în teorie: Mai întâi, metalele sunt extrase din deșeuri și dizolvate într-un lichid adecvat. Soluția metalică extrem de diluată este apoi trecută printr-un rezervor cu material filtrant biologic realizat din celule vii - particulele de metal sunt depuse acolo pe anumite proteine de pe suprafața celulei. Dacă filtrul de biomasă este apoi saturat cu metale - care poate crește greutatea sa uscată cu până la 25 la sută - metalele sunt detașate chimic de celule folosind o cantitate mai mică de alt solvent. În final, se obține o soluție foarte concentrată, care conține metal.
Teoretic foarte simplu
Ar fi ideal dacă ați alege ce metale sunt extrase din materia primă pe parcursul procesului. Cu toate acestea, acest lucru nu a fost încă realizat - până în prezent se știe doar vag ce secțiuni moleculare funcționale ale peretelui bacterian sunt de fapt implicate în efectul de filtrare. Mai multe echipe de cercetare din întreaga lume încearcă să afle și se preocupă de modul în care suprafețele celulare pot fi modificate în mod specific, astfel încât numai metalele dorite să fie atașate la ele.
Pe de altă parte, alte grupuri sunt specializate în extragerea metalelor tipice din materii prime foarte specifice - cum ar fi Lynne Macaskie de la Universitatea din Birmingham, specializată în recuperarea metalelor din resturi și zgură industrială. Membra echipei Angela Murray lucrează, de exemplu, cu praful rutier. Deoarece particulele fine care conțin platină, paladiu și rodiu se detașează de la convertizoarele catalitice auto în fiecare călătorie. Curățarea vehiculelor colectează chiar și praful drumului, dar mai ales totul ajunge în depozitul de deșeuri. O eliminare scumpă de obiecte de valoare, subliniază Murray: „Străzile noastre sunt pavate cu platină, ca să spunem așa”. Pentru a scoate obiectele prețioase din praf, cercetătorii folosesc Escherichia coli-Bacteriile care sunt deja utilizate industrial în diverse scopuri și sunt disponibile ieftin în cantități mari. În plus, pot fi refolosite de multe ori ca material filtrant pentru biosorbție - o condiție prealabilă pentru a face procesul atractiv în scopuri industriale.
Imponderabile în practică
Cu toate acestea, nicio procedură nu este pe deplin dezvoltată astăzi. De exemplu, în funcție de compoziția materiilor prime, în biofiltre se acumulează metale complet diferite; și reziduurile de cupru, în special, pot împiedica depunerea de metale mai dorite, dar mai puțin concentrate. „Dacă aș putea alege un anumit metal dintr-un amestec, aș fi milionar”, râde Macaskie.
Bohumil Volesky, profesor emerit la Universitatea McGill din Montreal, adoptă o altă abordare: spre deosebire de cercetătorii britanici, el sugerează că biosorbția ar trebui utilizată mai întâi în tratarea apelor uzate. Acest lucru nu trebuie neapărat să producă profit și are avantajul clar al costurilor foarte mici - cu efectul secundar binevenit al recuperării metalelor. Abordarea lui Volesky joacă un rol aici Sargassum-Algele marine joacă un rol principal ca biofiltru, deoarece sunt potrivite pentru multe metale diferite: le puteți folosi chiar și pentru a îmbogăți pământurile rare, cum ar fi lantanul sau europiul. Algele cresc, de asemenea, gratuit în multe corpuri de apă. Acum cineva trebuie doar să o colecteze și să o livreze. Din păcate, nu există furnizori, deoarece încă nu există cumpărători - și invers.
Cu toate acestea, Volesky are o bună dispoziție: „Procesul funcționează”, nu este altceva decât un schimb de ioni, așa cum se folosește deja, de exemplu, pentru recuperarea cuprului, zincului sau nichelului din apele uzate. Filtrele utilizate astăzi sunt în mare parte granule realizate din așa-numitele rășini adsorbante, pe care se depun preferențial diferite metale în funcție de tipul de rășină. Aceste substanțe chimice relativ scumpe produse sintetic trebuie înlocuite cu biomasă - sunt mai ieftine, mai versatile și nu consumă energie suplimentară pentru producție. Condiții bune de plecare pentru o carieră de vânător de comori pentru microorganisme.