Mikrobák lehetnek a jövő bányászai

A világ rézkitermelésének 9,5 százalékét egyetlen bánya biztosítja: a chilei Escondida. Ez, a világűrből is alaposan megszemlélhető bánya az Atacama rendkívül száraz környezetében működik, mintegy 3000 méterrel a tengerszint felett. A bánya meddőhányóján láthatatlan munkások milliárdjai tevékenykednek: mikrobák bontják fel a meddőben még meglévő érc rézvegyületeinek kémiai kötéseit.

„A világ legrégebbi bányászai a mikrobák, évmilliárdjaik voltak arra, hogy professzionális ércfalókká fejlődjenek” – mondta az Endolith Mining nevű kísérleti bányavállalat vezetője, Liz Dennett a Scientific American-nek. Az Endolith kutatói és kollégáik világszerte azon dolgoznak, hogy olyan mikrobákat hozzanak létre, amelyek gyorsabban, hatékonyabban képesek a rezet vagy más, az ember számára hasznos anyagot kivonni a kőzetekből. E módszert biobányászatnak nevezik.

Az Endolith szakemberei a mikrobákat rendkívül zord körülményeknek teszik ki, így edzik, igyekeznek minél ellenállóbbá tenni őket. Az első eredményeik ígéretesek: az így tartott mikrobák több rezet tudtak kinyerni az ércből, mint edzetlen, természetben előforduló rokonaik.

A „bányász” mikrobák eredetileg olyan extremofil mikrobák, amelyekre például vulkáni hőforrásokban, a kőzetrepedésekben, vagy épp a bányatavak savas, szennyezett környezetében lehet rábukkanni. Normál anyagcseréjük folyamatai során bontják le a környezetük anyagait, és így nyernek energiát az élettevékenységükhöz. E folyamatokban apránként átalakítják a környezetük kémiai összetételét.

A megújuló energiaforrásokhoz számos ásványi anyag kritikus fontosságú, ám nehezen kitermelhető, ráadásul a gyakoribb anyagok készletei is egyre nehezebben elérhetők. Emellett az igény is drámaian növekszik: a következő 30 évben több rézre lesz szükségünk, mint amennyit eddig az emberiség összesen kibányászott.

Ezt a kis réztartalmú ércekből kell majd kinyerni, amelyekből ma csak agresszív módszerekkel, pl. savak, magas hőmérséklet segítségével tudjuk ezt megtenni. Az így fennmaradó kémiai maradványok rendkívül környezetszennyezők – ahogy a fémek kinyerésének számos más szakasza is.

Azonban a mikrobák is képesek ugyanezt elvégezni, ám káros melléktermékek nélkül, és olcsóbban. Anyagcseréjük hatására az általuk átdolgozott ércből vizes oldatként kinyerhető a réz, és csak egészen minimális kénsavra van szükség a folyamat kezdetéhez. A mikrobák további tevékenységéhez nem kell több kénsav, ez pedig azért is jó, mert a bányászat egyik legnagyobb költségtényezője ez a környezetre is káros anyag. Az olyan hatalmas meddőhányók, mint az Escondida esetében elég egyszer befújni a meddő felszínét kénsav vizes oldatával, ezt követően a mikrobák maguk fogják előállítani a kémiai kötések felbontásához szükséges savat.

A biobányászattal ugyan elkerülhetők a mérgező gázkibocsátások, a hagyományos bányászatnál kevesebb energiára és vízre van szükség hozzá, és csupán egészen kevéske mérgező vegyülettel kell dolgozni, azonban ez se tökéletes módszer. A hagyományos módszerek kétségkívül gyorsak, néhány nap alatt érik el azt, amihez a mikrobáknak hónapokra van szükségük.

Ráadásul a mikrobák érzékenyek számos környezeti feltételre, például hőmérsékletre, kémhatásra, nedvességre – ezek változásai lelassíthatják vagy el is pusztíthatják őket. Nem lesz minden problémát megoldó csodaszer, csak jobb annál, amit most használunk.

Az igazi előnyét az jeleneti, hogy a mai technológiákkal nem kinyerhető fémeket is elérhetjük mikrobákkal. Ez pedig nagy szó, mert például egy nemrégiben közzé tett kutatás eredménye szerint például az USA szinte teljes fémigénye kielégíthető volna a meddőhányókban rejtőző maradványok kinyerésével. Ráadásul számos esetben importot helyettesíthetne ez, számos igen kis mennyiségben jelen lévő elemet, ritkaföldfémet lehetne így kinyerni a jelenlegi bányászati hulladékból.

A legjobb hatást úgy lehet elérni, ha nem egyedi mikrobafajjal, hanem komplex közösséggel dolgoznak. Ezek a mikrobacsoportok egymással is kapcsolatban állva kis bányász-ökoszisztémaként dolgozhatnak. A mikrobák genetikai adottságait megértve olyan „koktélokat” lehet előállítani majd, amelyek egy-egy adott bánya helyi körülményeihez igazodva, az ottani környezetben képesek a leghatékonyabb munkára.

Azt se feledjük el, hogy a biobányászattal a már felhalmozott hulladékainkból is kinyerhetők az értékes alapanyagok, például az elektronikai hulladékból, vagy a szén elégetése után maradt hamuból is. Olyan elképzelések is vannak, amelyek szerint biobányászat segítségével tudjuk majd más égitesteken megvetni a lábunkat.