Популярно о микробиологии - Михаил Бухар

Способность же микроорганизмов извлекать золото, т. е. увеличивать его содержание внутри клеток по сравнению с содержанием во внешней среде не имеет себе равных ни в природе, ни в технике. Таким образом, выращивая микроорганизмы на средах, содержащих золото (на той же морской воде), можно буквально собирать урожай этого металла. Кроме золота, в морской воде есть немало растворимых элементов, пожалуй, не менее ценных, чем золото. Некоторые их них можно получать, используя микроорганизмы. Так, во Франции выдан патент на выделение с их помощью урана из морской воды. Японскими учеными разработана технологическая схема извлечения из нее другого металла — ванадия. Это позволило Японии получать этот металл в промышленных масштабах и отказаться от его импорта.

И все же, несмотря на огромное количество металлов, растворенных в воде морей и океанов, в ней их концентрация значительно меньше, чем в самых бедных рудах. Экономически более оправданно было бы использовать именно их, но как перевести металлы в растворимое состояние? И здесь на помощь приходят микроорганизмы.

Среди них есть группа литотрофных бактерий, которые получают энергию для своей жизнедеятельности, окисляя различные неорганические соединения. Они в буквальном смысле «питаются камнем» (литос — камень, трофос — питание); точнее говоря, литотрофные бактерии способны использовать самые разнообразные минералы для своей жизнедеятельности. Именно на использовании этих микроорганизмов основан биотехнологический метод получения металлов из руд.

Он основан на том, что бактерии окисляют сульфидные минералы и переводят содержащиеся в них металлы в растворимую форму. (Мы уже описывали в главе 1 «Как украли железную дорогу» участие микроорганизмов в окислительно-восстановительных превращениях железа.)

При окислении сульфидных минералов большинство элементов из нерастворимой сульфидной формы переходят в растворимую сульфатную. В этом, собственно говоря, и состоит выщелачивание металлов из руд. Его скорость зависит от многих факторов, но именно бактерии, адсорбируясь на поверхности окисляемого субстрата, ускоряют этот процесс в сотни и тысячи раз. Дальнейшее извлечение металлов из растворов также может быть проведено, как уже указывалось выше, с помощью адсорбции микроорганизмами.

Перспективность биотехнологических методов получения металлов очевидна. Полупромышленные и промышленные способы уже внедрены во многих странах. В США в настоящее время примерно 10–15 % меди получают биотехнологическими методами; важное место они занимают и при добыче урана. Бактериально-химическое выщелачивание золота и серебра из кристаллов пирита и арсенопирита позволяет получать на 45 % больше золота и на 128 % — серебра по сравнению с обычными методами извлечения.

К сожалению, в состав некоторых минералов входят элементы, даже незначительные количества которых обладают бактерицидным действием. Это сужает возможность использования микроорганизмов.

Но микробиологи в содружестве с генными инженерами нашли пути решения этой проблемы. Можно выделить и ввести в нужные нам хемолитотрофные микроорганизмы ген, ответственный за биосинтез факторов устойчивости, скажем, к мышьяку. Это позволяет создавать микроорганизмы, невосприимчивые к высоким концентрациям ядовитых веществ или элементов, присутствующих в минералах, и дает возможность использовать полиметаллические руды, содержащие в том числе и биоцидные компоненты.

Поиски новых технологических подходов в геологии вызваны истощением богатых месторождений и необходимостью разработки более бедных залежей полезных ископаемых, которые еще недавно считались неперспективными.

Существенными преимуществами использования микробиологических методов в геологии являются комплексность извлечения металлов, низкая энергоемкость описанных процессов и их экологическая чистота.