能給礦石“洗澡”

采礦是很費(fèi)勁的事，要挖坑道又要采礦石，還得把礦石運(yùn)到選礦廠去粉碎、選礦，最后才能進(jìn)冶煉廠。這不僅需要大量的人力和物力，還要耗費(fèi)大量的能源。要是能有省事點(diǎn)的辦法就好了。

辦法還是有的，那就是細(xì)菌采礦。硬邦邦的固體礦石，在含有細(xì)菌的溶液里泡上一泡，好好“洗”上一個(gè)“澡”，金屬就乖乖地投進(jìn)了溶液的“懷抱”。就這樣，固體礦產(chǎn)被改造成為能流動(dòng)的液體礦產(chǎn)，我們就可以像開采石油那樣來(lái)開采它。讓我們用慢鏡頭看一下。含有某些菌種的溶液在通過(guò)礦石時(shí)，溶液中的細(xì)菌會(huì)不斷地分泌出一種具有特殊催化作用有機(jī)酶。這種酶能侵蝕破壞礦物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，把藏在其中的金屬元素浸溶出來(lái)，送到溶液里去。這些含有金屬的溶液，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)處理，金屬就會(huì)沉淀下來(lái)，與其他小伙伴“分家”了。

細(xì)菌采礦法在處理利用價(jià)值不大的貧礦、尾礦，以及廢棄的老礦時(shí)，與普通的采礦方法相比，有很大的優(yōu)越性。這話怎么說(shuō)？一些貧礦、廢礦里，主要礦產(chǎn)開采完了，還有少量其他金屬，用細(xì)菌浸溶可以回收里面的貴重有色金屬和稀有金屬，不至于讓廢礦徹底變廢，達(dá)到防止礦產(chǎn)資源流失的目的，是最大限度利用礦藏的一種冶金方法。

此外，那些對(duì)人體有害的放射性礦產(chǎn)及埋藏得很深的金屬礦產(chǎn)也需要細(xì)菌來(lái)幫忙。開采者先給這個(gè)礦床打一些鉆井，再用爆破的方法使井下巖石破碎松動(dòng)，造成許多裂隙通道之后，輸送細(xì)菌深入礦床內(nèi)部。在經(jīng)過(guò)一番細(xì)菌溶解工作以后，人們把溶液從井下抽吸上來(lái)，進(jìn)行金屬回收，既便利又安全。

生存環(huán)境要求高

細(xì)菌采礦需要有適合其生存的環(huán)境，如溫度、濕度和光照。以光照來(lái)說(shuō)，有的細(xì)菌喜歡明亮，有的卻愛黑暗。另外，它們還要“營(yíng)養(yǎng)”，主要就是二氧化碳、硫黃、硫化物等。好在這些物質(zhì)在需開采的礦藏里含量還是挺豐富的，不怕細(xì)菌“吃不飽”。只是細(xì)菌怕冷，要是在冬天或在寒冷的地區(qū)工作，它們就不能適應(yīng)了。

火星暢想曲

細(xì)菌采礦是一個(gè)別開生面的技術(shù)領(lǐng)域，但溶液分布不均、細(xì)菌活力低等一系列問(wèn)題還有待解決。隨著高科技研究的深入，細(xì)菌采礦所面臨的問(wèn)題將會(huì)逐步解決?？梢赃@么說(shuō)，21世紀(jì)中期，我們很多礦藏的開采，都得請(qǐng)這位能干的采礦家——細(xì)菌來(lái)幫忙。

荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的博士生本杰明·萊納就建議先將能夠在火星土壤中開采鐵礦的細(xì)菌——沙門氏菌送到火星。萊納說(shuō)：“以火星的自然形態(tài)來(lái)看，我們不能大量利用火星土壤中的鐵，但是沙門氏菌能夠讓鐵轉(zhuǎn)化成磁鐵——一種磁性的氧化鐵。”

關(guān)于火星“礦工”的Q&A

先把細(xì)菌送過(guò)去。在人類遠(yuǎn)征火星之前，我們可以發(fā)射一個(gè)無(wú)人太空艙到火星上去，這個(gè)太空艙里有探測(cè)車、生物反應(yīng)器、3D打印機(jī)。探測(cè)車可以在火星上自由行走，并且鏟起富含鐵的土壤或者風(fēng)化層。緊接著，機(jī)器人將土壤帶回裝有沙門氏菌的生物反應(yīng)器。然后沙門氏菌開始工作，從含有磁性物質(zhì)的土壤里提取并分離出磁鐵礦。最后，3D打印機(jī)能夠把這種原始金屬材料變成能夠?yàn)槿怂玫牧慵?，制造出螺絲、螺母、螺栓，或者其他建筑材料。這些材料是在火星建設(shè)人類宜居建筑的必需品。

[細(xì)菌“采礦”產(chǎn)量怎么樣？]

在這個(gè)過(guò)程中究竟能制造出多少的鐵呢？萊納以及他的團(tuán)隊(duì)給出一個(gè)數(shù)據(jù)，一個(gè)1400升的反應(yīng)堆每年可以產(chǎn)生350公斤的材料。在不到三年半的時(shí)間里，它將制造出超過(guò)太空艙容量的鐵。通過(guò)發(fā)射這些無(wú)人艙到火星，我們能夠在短短幾年內(nèi)就能制造出大量的鐵。

[為什么要讓細(xì)菌“采礦”？]

因?yàn)榧?xì)菌是廉價(jià)而實(shí)用的“先遣部隊(duì)”。除了讓火星為第一批登陸的人類做好準(zhǔn)備，類似的任務(wù)和想法也將會(huì)是人類在火星繼續(xù)生存的關(guān)鍵。假如在離地球如此之遠(yuǎn)的星球上發(fā)生物品損壞，向地球遠(yuǎn)程訂購(gòu)替代品是不切實(shí)際的，所以這樣的可持續(xù)性的解決方法就至關(guān)重要了。

這個(gè)方法考慮了火星表面的苛刻條件以及發(fā)射至火星所需的經(jīng)濟(jì)和載重限制。細(xì)菌是能夠自我繁殖的，重量也可以忽略不計(jì)，運(yùn)輸費(fèi)用廉價(jià)，同時(shí)還能夠承受高輻射。不過(guò)唯一的問(wèn)題是，它們也需要營(yíng)養(yǎng)供給。

將微藻和細(xì)菌一并發(fā)射至火星，它能為細(xì)菌提供足夠的養(yǎng)分。微藻可以獨(dú)立生存，只要有陽(yáng)光和二氧化碳就可以，它們能夠把氧氣和營(yíng)養(yǎng)提供給細(xì)菌。微藻的殘留廢物（包括了生物反應(yīng)器產(chǎn)生的有機(jī)廢物）也能夠在未來(lái)被登陸火星的人類用作堆肥。

[細(xì)菌“礦工”有什么不良影響？]

可能會(huì)影響我們尋找火星生命?；鹦强赡軙?huì)被地球的細(xì)菌污染。為了防止這樣的情況發(fā)生，將“礦工”所產(chǎn)生的鐵材料安全地存儲(chǔ)在太空艙側(cè)面的充氣密封室中。

太空采礦具有巨大的經(jīng)濟(jì)前景。地球上許多金屬未來(lái)會(huì)出現(xiàn)供應(yīng)短缺，可能會(huì)導(dǎo)致戰(zhàn)爭(zhēng)的發(fā)生，如果我們能夠找到新的金屬來(lái)源，便可降低這樣的風(fēng)險(xiǎn)。太空采礦也能造福地球環(huán)境。如果在將來(lái)的某一天，所有重工業(yè)和采礦業(yè)都要“移師太空”，也許地球又會(huì)是那個(gè)山清水秀的美麗星球！