روش های زیستی استخراج فلزات
همانطور که در مقالات پیشین اشاره شد، یکی از دلایلی که موجب ارزش فلزات گرانبها می شود، کمیاب بودن آنهاست. این فلزات به صورت اولیه و خالص در پوسته زمین وجود دارند و مقدار آنها قابل افزایش نیست. یعنی به طور مصنوعی در آزمایشگاه قابل ساخت نیستند. بنابراین حفظ و بازیابی آنها امری مهم و ضروری است. از بین روش های مختلفی که برای استخراج و بازیابی این فلزهای گرانبها وجود دارد، روش های متکی بر بیولوژی یکی از بهترین گزینه ها به شمار می روند. روش های شیمیایی تاثیرات زیادی بر محیط زیست داشته و گاهی هزینه بر نیز می باشند. اما روش های زیستی که با عنوان روش های سبز یا استخراج سبز نیز از آنها یاد می شود مشکلات و محدودیت های روش های شیمیایی را ندارند. ما در این مقاله به بررسی روش های زیستی برای استخراج و بازیابی فلز های گرانبها می پردازیم. با ما همراه باشید.
استخراج شیمیایی فلزات گرانبها
روش های شیمیایی از روش های قدیمی و اولیه استخراج فلزات گرانبها به شمار می روند. خانواده مواد شیمیایی حاوی "سیانید"، ترکیبی از کربن و نیتروژن، بیش از 130 سال است که به طور ایمن و موثر برای استخراج و بازیابی کارآمد طلا و نقره از سنگ معدن استفاده می شود. سیانید همچنین برای انواع کاربردهای دیگر در داخل و خارج از صنعت معدن استفاده می شود. در حالی که سیانید در غلظت های متوسط رو به بالا، یک ماده شیمیایی سمی حاد است، اما با مدیریت و کنترل مناسب استفاده از آن، سیانید به طور ایمن و بدون آسیب به انسان یا محیط زیست مورد استفاده قرار گرفته و همچنان ادامه دارد. با این حال پژوهشگران همچنان در پی استفاده از روش های جایگزین مانند روش های زیستی هستند. روش های زیستی خطرات زیست محیطی نداشته و برای سلامتی انسان نیز خطرناک نمی باشند.
بیو متالوژی چیست؟
بیو متالورژی اصطلاحی است که برای توصیف فرآیندهای بیوتکنولوژیکی که شامل برهمکنش‌های بین میکروارگانیسم‌ها و فلزات گرانبها یا کانی‌های حاوی فلز است استفاده می‌شود. بیومینینگ و زیست پالایی دو شاخه مورد مطالعه در زمینه بیو متالورژی بوده و در سطح جهانی در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. بیومینینگ (یا بیولیچینگ) استخراج و بازیابی فلزات از سنگ معدن و مواد زائد را تسهیل می کند در حالی که زیست پالایی بر حذف آلاینده های خطرناک مانند رادیونوکلئید ها و فلزات سنگین از مکان های آلوده تمرکز می کند. بنابراین روش های زیستی یکی از امیدوار کننده ترین روش ها برای بازیابی و استخراج فلزات به شمار می روند. در ادامه به چگونگی انجام این روش ها پرداخته شده است.
اساس روش های بیولوژیکی برای استخراج فلزات گرانبها
اغلب فلزات گرانبها به طور معمول با عناصر دیگر مانند اکسیژن پیوند دارند. با افزایش تقاضای جهانی برای فلزات و کمیاب شدن سنگ‌های فلزی، روش‌های جایگزین برای استخراج فلزات از سنگ معدن‌های کم عیار ضروری است. به عنوان مثال، مس یک فلز مهم است، اما استخراج آن با کمیاب شدن سنگ معدن مس به طور فزاینده ای چالش برانگیز شده است. بنابراین استخراج مس از سنگ معدن کم عیار رایج تر شده است. سنگ معدن کم عیار دارای غلظت کم فلزات است که فرآیند استخراج را دشوارتر می کند. دو روش جایگزین برای استخراج فلزات از سنگ معدن کم عیار عبارتند از:
هر دو استخراج گیاهی و بیولیچینگ روش های نسبتا جدیدی هستند که از موجودات زنده برای استخراج فلزات گرانبها استفاده می کنند.
استخراج گیاهی
برخی از گیاهان فلزات گرانبها و سایر فلزات معدنی را از طریق ریشه جذب می کنند و استخراج گیاهی از این مزیت استفاده می کند. این فرآیند شامل:
خاکستر گیاه حاوی غلظت نسبتا بالایی از ترکیب فلزی خواهد بود
مزایای استفاده از استخراج گیاهی فلزات گرانبها
اگرچه استخراج گیاهی فرآیندی کند است، اما چندین مزیت دارد:
بیولیچینگ
برخی از باکتری ها قادر به تجزیه سنگ معدن هستند، هنگامی که با سنگ معدن کم عیار ترکیب می شوند، باکتری ها واکنش های شیمیایی انجام می دهند که محلولی اسیدی به نام شیرابه تولید می کند. این محلول حاوی یون های فلزی مورد نظر (به عنوان مثال یون های مس) است. بیولیچینگ به دمای بالا نیاز ندارد، اما مواد سمی مانند اسید سولفوریک تولید می کند. این مواد سمی برای جلوگیری از آسیب رساندن به محیط زیست نیاز به راهکار دارند.
یون های فلزات گرانبها و فلزات پایه را می توان با استفاده از واکنش های جابجایی یا الکترولیز به فلز جامد تبدیل کرد. به عنوان مثال، آهن واکنش پذیرتر از مس است، بنابراین می تواند مس را از شیرابه جدا کند. آهن ارزانتر از مس است، بنابراین از آهن قراضه استفاده می شود که هزینه ها کاهش پیدا کند.
شستشوی زیستی و اکسیداسیون زیستی
یکی دیگر از روش های زیستی که برای استخراج فلزات گرانبها مورد استفاده قرار می گیرد، شستشو و اکسیداسیون زیستی است. در فرآیند صنعتی شسته شدن زیستی، از میکروارگانیسم‌ها برای تبدیل سنگ های معدن حاوی فلزات گرانبهای نامحلول به محلول، استفاده می شوند. در این روش با اکسیداسیون آلی، می توان طلای موجود در سنگ های معدن نسوز را به صورت محلول آزاد کرد. سپس محلول موجود را با استفاده از سایر روش های الکتروشیمیایی خالص سازی کرد. در واقع در این روش، برخی از میکروارگانیسم ها توانایی حل کردن و تجزیه سنگ های معدن را دارند و می توانند آنها را به محلول تبدیل کنند. در این روش هزینه ها نسبت به روش های شیمیایی کاهش می یابد. همچنین سازگار با محیط زیست بوده و به آن آسیب وارد نمی کند.
یکی از دلایلی که موجب ارزش فلزات گرانبها می شود، کمیاب بودن آنهاست این فلزات به صورت اولیه و خالص...
