Техника - молодёжи 1967-06, страница 7

Бактерии давно уже вжились в гидрометаллургические процессы. Но до сих шор их неконтролируемая деятельность на этом поприще приносила один убыток. И только при подземном выщелачивании гидрометаллургические наклонности микроорганизмов впервые нашли практическое -применение. При этом бактерии зарекомендовали себя как самые экономные и непривередливые металлурги.

На месторождении Кананеа в Мексике возле шахт скопились огромные отвалы породы — около 40 млн, т. Содержание меди в них было мизерным — всего 0,2%. Отвалы начали орошать шахтной водой, которая стекала затем в подземные резервуары. Из каждого литра собранной воды извлекли по 3 г меди. А в результате — 650 т дорогого металла в месяц!

Расширяется >и ассортимент металлов, осваиваемых бактериями: в Онтарио бактериальным способом получают ежемесячно больше 5 т окисла урана, В штате Невада с помощью бактерий извлекают марганец из 3—5-процентных руд. Цинк, молибден, железо, хром — такова сфера деятельности полезных бактерий.

Геологи подметили, что бактерии особенно активны в тропическом и умеренном климате. В суровом Заполярье они проявляют себя- очень слабо. Это наблюдение не ускользнуло от зорких глаз металлургов. Опыт подтвердил: повышение температуры от 0 до 25 градусов действительно увеличивает скорость бактериального окисления. Кроме того, в темноте .процесс идет иногда лучше, чем на свету. Так закладывается фундамент будущей высокоскоростной биометаллургии. Уже сейчас темпы работы 'бактерий значительно возросли. Если раньше за 75 дней они извлекали из халькопирита 30—40% меди, то теперь, в новых, «творческих» условиях они всего за 35 час. переводят из этого минерала в раствор 80—90% металла.

Неузнаваемо изменились и сами бактерии-металлурги. Некоторые продукты бактериального окисления руд — например, ионы цинка и меди — оказались для них губительными. Обрабатывая медные и цинковые руды, бактерии постепенно отравляют среду, в которой обитают. Стиснутые жесткими рамками «микробной техники безопасности», гидрометаллурги вынуждены были довольствоваться низкими концентрациями этих металлов в растворе. Иначе они лишились бы своих микроскопических союзников. Чтобы привить 'бактериям .невосприимчивость к меди и цинку, решили выработать у них «иммунитет», Начались генетико-селекционные работы по выведению новых, металлоустойчивых микроорганизмов. И вот инкубаторские микробы успешно прошли первый тур испытания. Рожденные в пробирках .потомки шахтных бактерий стойко выдерживают высокие концентрации цинка в растворе — до 17 т на литр! Между тем их 'прародители тибнут, если в литре воды окажется всего лишь 0,15 г цинка.

ДАЕШЬ МЕСТОРОЖДЕНИЕ!

TJ масштабах планеты геологическая деятельность бактерий приобретает поистине титанический размах. Очень важную роль играют они в круговороте железа на Земле. Легко растворимая закись железа, выносимая с водой на поверхность, попадает здесь в ловушку, приготовленную железобактериями. Она подвергается принудительному окислению, превращается в нерастворимую гидроокись и выпадает в осадок. Благодаря бактериям железо перекочевывает из глубин Земли на поверхность и откладывается в виде железной руды, На это еще в 1888 году указывал 'С. Виноградский: «Колоссальные отложения железных руд, .известных под названиями болотной, озерной, луговой и т. .п., по 'всей вероятности, обязаны своим происхождением деятельности железобактерий». Все важнейшие мировые месторождения железа, по мнению некоторых ученых, имеют бактериальную родословную. Член-корреспондент Академии наук СССР А. Вологдин отмечает, что ему приходилось наблюдать под микроскопом остатки древних железобактерий во многих рудах — из Кривого Рога, с Кольского полуострова, из Казахстана, из Сибири, с Дальнего Востока. Многие древние месторождения марганцевых руд тоже отмечены печатью родства с микробами.

Арабы, живущие у озера Айнез-Зауя в Северной Африке, издавна добывали на его берегах серу. Но и сейчас в водах этого озера совершается таинство сероосаждения. 20-санти

метровый слой серы устилает все дно. Ученые приоткрыли завесу над этим процессом и даже воспроизвели озеро в миниатюре. В обычную колбу насыпали пипс и сульфат натрия. Затем в колбе поселились сульфатредуцирующие и так называемые пурпурные бактерии. Первые образовали из исходных веществ сероводород, а вторые переводили его в серу. Модель работала ничем не хуже своего гигантского прототипа: на стенках и дне колбы выпадал осадок серы.

Озеро Серное в Куйбышевской области сродни своему африканскому собрату. Еще при Петре Первом там добывали серу для производства пороха. Но и сейчас в .нем осаждается ежесуточно по 120 кг серы.

Не геологи и даже не микробиологи, а физики владеют ключом к шифру, которым записана тайна рождения серы. Оказывается, из двух изотопов серы с атомными весами 32 и 34, бактерии предпочитают более легкий изотоп 32. Поэтому в сероводороде, имеющем биологическое происхождение, этого изотопа должно содержаться больше, чем в обычных соединениях серы.

Если содержание изотопа 32 в месторождении выше общепринятой нормы, можно быть уверенным, что тут потрудились бактерии. Типичный пример — среднеазиатское месторождение серы Шор-Су и месторождение соляных куполов у Мексиканского зализа.

Подобно двуликому Янусу, бактерии выступают сразу в двух несовместимых амплуа — в роли разрушителей и создателей месторождений. Если бы их творческую активность удалось подчинить воле человека, геологи из пассивных кладоискателей превратились бы в творцов залежей полезных ископаемых.

Баснословно высокую производительность сулят опыты, проведенные с серобактериями в лаборатории. Если бы удалось воспроизвести эти опыты :в озере глубиной 5 м и площадью 1 кв. км, то за 100 дней можно было бы получить от 100 до 500 тыс. т серы. Английские ученые Батлин и Посгейт предложили «заразить» серобактериями некоторые озера Африки и Австралии, чтобы превратить их в подобия небезызвестного озера Айнез-Зауя.

~Р лядя в микроскоп, ученые невольно уподобляются астро-логам. Именно здесь, в микромире, находят они приметы будущей геологии. Научно обоснованный «гороскоп» предвещает приближение времен, когда .на смену существующим геологическим картам придут карты запланированных и уже «заложенных» месторождений. Невидимые помощники человека начнут разрабатывать неисчерпаемые запасы месторождений полезных ископаемых, растворенных в океане. Ведь и сейчас некоторые виды морских бактерий воздвигают в океане целые острова, осаждая из морской воды соли магния и кальция. По воле человека будет расширено «меню» бактерий, чтобы их вкусы не отставали от запросов металлургии. Но предстоит еще большая работа по детальному изучению всех особенностей бактериальных процессов, по направленному изменению самих бактерий, по выведению новых, быстродействующих и всеядных пород микробов. С помощью микроскопических существ человек расширит масштабы своего воздействия на природу до макроразмеров. И быть может, именно микроорганизмы позволят переделать природные условия на других планетах, приспосабливая их для человечества.

На цветной вкладке изображены гидрометаллургические процессы, вызываемые бактериями в рудниках и используемые для получения меди. Как только бактерии проникают к рудному телу, они окисляют нерастворимые в воде соединения меди, переводя их в растворимую форму. Медь растворяется в рудничных водах. Откачивая зту воду на поверхность, ее собирают в бассейны. Чистая медь получается из такого раствора электролизом или химической реакцией замещения с помощью железа. Если оросить рудничной водой, в которой присутствуют бактерии, отбросы пустой породы, содержащие незначительное количество меди, то недоступные для металлургов остатки металла переводятся в раствор. Собрав этот водный раствор в бассейне, можно извлечь из него медь. Так гидрометаллургические наклонности рудничных бактерий получили полезное практическое применение.

ЛнЛы