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國營公司Codelco的一個位於智利阿塔卡馬沙漠中的銅礦Chuqicamata附近，堆積著開采銅礦產生的廢棄物。一項由Codelco公司和日本生物技術研究所資助的新技術創造出能夠分解礦石的細菌，可以通過更便宜和環保的方式“開采”諸如銅的貴重金屬。圖片來自 Joel Sartore/NGSTim Hornyak
東京2008年11月5日研究發現，細菌能夠從廢棄礦石中過濾出少量貴重金屬。這些能分解礦石的微生物是一種以礦物為能量來源的細菌。它們在通過新陳代謝分解礦石的過程中能夠析出金屬或濃縮的金屬硫化物，這一過程稱為生物過濾。專家稱，由於提取貴重金屬的傳統方法，如冶煉，較為昂貴，因此這種生物方法正變得越來越重要。電子工業的興起使全球對銅的需求量增加，這也促進了生物采礦的發展。“某些細菌可以使金屬離子發生反應，並且有助於銅從含量很低的礦石中析出。”日本 Keio 大學高級生物科學院的Masaru Tomita 說。“我們的最終目標就是運用生物技術使銅從這種含量很低的礦石中析出。”目前，生物過濾法產出的銅大約已占到世界采銅量的20%，並在大約20個銅礦中使用。生物過濾幾千年來，人們一直都能看到微生物過濾在采礦廢水和鏽紅色的河流中所起的作用，但直到1947年才認識到是細菌作用的結果。那是在美國西部猶他州的一個銅礦，人們發現，由於細菌的作用使藍色的銅溶液從廢礦石堆中滲出。從那以後，全世界又發現了幾十種可用於生物過濾的微生物，它們存在於鈾礦、火山以及溫泉中。一種被稱為生物堆的非常簡單的方法，同時可以增強細菌的作用。在生物堆中，硫化銅礦物被提取出來並置於一個防滲墊上。含有細菌的酸性溶液可以滲透過生物堆，然後被排放到收集池中。經過幾個月，生物過濾過程就完成了，可以從礦石中提取出80%-90%的銅。這種方法可用於僅含有0.5%-1%銅的礦石，與傳統的冶煉方法相比要求低得多。微型礦工與此同時，近來分子科技的進步使科學家試圖盡可能完善這些好金屬微生物的培養及其功能。不久前，主要研究人員Tomita開始與來自智利風險投資公司BioSigma的科學家合作。BioSigma部分由世界最大的銅生產商、智利的國營公司Codelco建立。他們的目標是通過確認關鍵的基因、蛋白質和代謝物來使這些微型細菌礦工更迅速和有效的工作。例如，Tomita和同事們目前已能更好的了解細菌的消化系統。迄今為止的研究是對三種僅靠鐵、硫或硫鐵化合物為能源的微生物的基因組測序。這使科學家能夠培養並確認需要的細菌。“我們現在知道在一個樣本中要提取哪種微生物，以及它們有多少能存活並發揮作用。”BioSigma的總經理Ricardo Badilla說，“這些方法使我們能夠在工業水平上控制和修改生物過濾的操作過程。”第一個完全使用微生物過濾方法采礦的工廠將於2009年底開始運行，並且 Codelco 公司希望在未來的十年中每年都能生產出100,000 噸以上的銅。環境效益專家稱，生物過濾的方法還能夠緩解采礦工業對環境的破壞。“傳統的冶煉方法會產生大量的二氧化碳、二氧化硫和包括砷在內的幾種有毒物質，而生物過濾和生物氧化方法能夠替代傳統方法”日本Tohoku大學環境研究教授Chihiro Inoue說。而且，傳統方法會消耗大量的能源，他補充道。BioSigma公司的Badilla 也認為生物過濾方法能夠減少“采礦對環境的不利影響”。Badilla說：“與傳統方法相比，這種生物方法的氣體排放量減少了10倍、能源消耗量減少了2倍、水的消耗量減少了5倍。”生物過濾方法也更便宜：一次普通的運行費用僅為傳統冶煉方法的一半。但是還需要更多的研究，Badilla補充說。“作為更先進的方法，生物過濾法開始逐步取代傳統技術之前可能還需要至少15年”。