Международная группа специалистов предложила развивать биотехнологии извлечения меди, никеля, кобальта и редкоземельных элементов из бедных руд, горнодобывающих и электронных отходов. В экспертной статье Nature от 10 ноября авторы призвали создавать инфраструктуру для промышленного испытания и внедрения таких процессов.
Развитие возобновляемой энергетики, электротранспорта и инфраструктуры искусственного интеллекта увеличивает спрос на критически важные минералы. При снижении содержания металлов в добываемой руде горнодобывающим предприятиям приходится перерабатывать всё больше породы, потребляя дополнительные энергию и воду.
По приведённым авторами оценкам, на добычу полезных ископаемых приходится около 1,7% мирового энергопотребления. К 2060 году этот показатель в абсолютном выражении может увеличиться до восьми раз. К 2050 году совокупный дополнительный объём пустой породы и хвостов обогащения может достичь 2 трлн тонн.
Вторичным источником металлов могут стать электронные отходы. В 2022 году в мире образовалось около 62 млн тонн такого мусора, из которых официально собрано и переработано порядка 22%. При этом в отработанной электронике встречаются высокие концентрации золота, палладия и редкоземельных элементов.
Биовыщелачивание предполагает использование микроорганизмов, способствующих растворению определённых минералов и извлечению содержащихся в них металлов. Такие методы уже применяются для получения меди, никеля, золота и кобальта. Новые подходы с использованием синтетической биологии, белковой инженерии и искусственного интеллекта расширяют возможности избирательного выделения элементов.
Авторы приводят пример белка ланмодулина, который в ранее опубликованных исследованиях обеспечивал разделение редкоземельных элементов с выходом до 99,9% за одну стадию. В отличие от ряда традиционных процессов такие системы могут работать с водными растворами, без органических растворителей.
Однако многочисленные лабораторные разработки пока не прошли достаточных опытно-промышленных испытаний. В числе препятствий названы нехватка демонстрационных объектов, инвестиционного финансирования и сопоставимых данных об эффективности процессов при работе с реальным сырьём.
Для ускорения внедрения исследователи предлагают создавать совместно используемые пилотные площадки рядом с месторождениями, пунктами переработки электронных отходов и объектами с загрязнёнными металлсодержащими стоками. Также необходимы согласованные подходы к экологической оценке и регулированию, особенно для технологий с генетически модифицированными микроорганизмами.
