Биогеотехнологии (часть 2)

Продолжая предыдущую статью, мы продолжим описывать применяемые в горнодобывающей промышленности биотехнологии. Помимо уже описанных возможностей в виде достаточно эффективного выщелачивания, а также обогащения руд, нельзя не упомянуть о еще двух важных направлениях, реализуемых с помощью применения микроорганизмов, а именно – об извлечении металлов из растворов и о борьбе с накоплением метана в шахтах.

Извлечение металлов из растворов

Такой подход в горнодобывающей промышленности является заключительным этапом гидрометаллургических процессов. Метод сочетает в себе достаточно недорогие манипуляции для очистки вод и экономичное получение ресурсов при этом, что естественно делает его весьма перспективным.

Возможно получение лишь некоторых металлов. Затруднения возникают при малых концентрациях растворов. Одной из важнейших задач современной биотехнологии является очистка стоков от металлов. В основе этого направления лежит использование микроорганизмов, которые способны осаждать ионы металлов. Таким способом производят биосорбцию, осаждают металлы в виде сульфидов, восстанавливают некоторые элементы.

Одним из инновационных методов для извлечения металлов считается биосорбция. Она основана на получении свинца, ртути, меди, никеля, а также драгоценных металлов с помощью объектов биотехнологии (бактерий, водорослей, мицелиальных грибов, дрожжей). При этом металлы накапливаются в биомассе продуцента до некоторого объема. Механизм этого процесса до конца не изучен.

Биосорбенты применяются различными способами. Один из них – создание биофильтра микроорганизмами, там в качестве носителя может применяться уголь. Другой биосорбент состоит из мицелия, он изготавливается в виде небольших зерен.

К достоинствам биосорбентов можно отнести их применение в природных условиях.

Борьба с накоплением метана в шахтах

В каменном угле содержится большое количество метана, причем, чем глубже находится уголь, тем увеличивается концентрация метана. При добывании угля метан высвобождается в шахту. Повышенная концентрация метана в шахтах угрожает жизни шахтеров. Избавится от метана сложно. К традиционным методам борьбы с метаном относят:

• вентиляцию,
• вакуумную дегазацию,
• увлажнение пластов водой.

Однако эти методы не обеспечивают одновременно безопасность рабочих и высокий уровень добычи.

Биотехнологические методы борьбы с метаном базируются на поглощении газа микроорганизмами (это позволяет снизить концентрацию метана). Идея применять микроорганизмы для борьбы с взрывоопасным газом принадлежит советским ученым. Большой вклад в решение этой проблемы внесли А.З. Юровский, Г.П. Капилаш и другие светила науки. Они предложили применять метанокисляющие бактерии для уменьшения выделения метана. Эти бактерии отсутствуют в угольных пластах и горных породах. В связи с этим данные микроорганизмы выращивают в биореакторах и подают в угольные пласты (делают это непосредственно в шахте). При этом в рудничную воду вносят биомассу бактерий, а также вещества необходимые для их нормального роста и развития (азот и фосфор). В угле микроорганизмы проникают в углубления, трещины и поры. Для роста бактерий необходим кислород, который отсутствует в пластах угля (воздух подается в скважины через компрессоры).

Использование данного метода снизило поступление газа в 2 раза и позволило увеличить добычу угля в 1,5 раза.

Достоинством биогеотехнологии является разработка технологии переработки трудноперерабатываемых месторождений, так как с каждым годом происходит уменьшение доступного минерального сырья и других природных ресурсов. Также биогеотехнологии наносят минимальные повреждения для поверхности Земли, не загрязняют воздух и водные ресурсы, в отличие от стандартных методов добычи полезных ископаемых.

С помощью биотехнологических методов возможно увеличение количества цветных металлов при переработке отходов производства, а так же извлечением их из морской воды. Эти методы увеличивают продуктивность добычи полезных ископаемых, удешевляют процесс, снижают трудоемкость добычи и позволяют сделать эти процессы автоматизированными.