细菌

尼古拉·斯克平斯基

■1.刻不容缓，国际电信联盟的数据显示， 2019 年的电子垃圾量高达5360万吨。这个数字预计将在2030年上升至7400万。电子产品构造复杂，其中的金属难以提取，因此电子垃圾的再利用率仅为20%。■ 2.提取方法，电子芯片富含稀土元素 。 剥去其塑料膜后，将芯片碾碎，以增加芯片与细菌溶液的接触面积，以最大化浸出金属。■ 3.提取结果，金属遭到细菌“ 攻击”，开始溶解。化学反应结束后，过滤溶液中的固体残余，制得含有各类金属盐的液体。

氧化亚铁嗜酸硫杆菌与硫化叶菌已在法国地质矿产调查局沉睡了40年。这些细菌微生物能做什么呢？它们能在酸性极强的环境下繁衍，溶解金属。“我对细菌的讨厌多于喜爱。”研究工程师阿加特·于博开玩笑地说。多年来，她一直在观察细菌，或者说将细菌置于“死地”。不要误会，阿加特不是“施虐狂”，她只是想利用细菌，在强酸性环境下提取电子废物中的有用金属。

| 何为生物冶金？|

我们的日常用品中含有多种金属，其种类之多，研究人员甚至将电子垃圾描述为“都市矿山”。2019年，法国的电子垃圾量达854906吨，“矿山”一词并不夸张。其中，在覆满电路的电子芯片上，金属含量比例极高，甚至高于地下矿层的金属含量比例。若能以更好的方法再次利用这些电子垃圾，便能减少“开采新矿物资源”的需求。毕竟，矿产资源枯竭是人们担心的一大问题。

目前而言，电子垃圾再加工的主流方法是火法冶金，即以高温加热电子芯片及电路元件的方式获得有用的金属。然而，这种方法会消耗大量能源，且残渣中仍存有不少金属，耗损较大。

法国地质矿产调查局培养的细菌，能将钴、锌、镍等金属溶解，而且每种细菌都有各自偏好的金属，我们将这一技术称为“生物冶金法”，又称“生物浸出技术”。

法国地质矿产调查局培养的细菌，采自矿场附近排水渠中的酸性液体。为了使菌株能够溶解某一金属，研究人员会将细菌置入营养液里，这种营养液中含有可通过生物冶金法析出的金属，比如钴、镍、锌等。接下来，研究人员会观察细菌将如何作用于电子垃圾。初始阶段，细菌溶解金属的速度较为缓慢。如果细菌适应了化学环境，溶解进程将逐渐加快。“但在极端环境下，比如过酸或过热，即使抗性最强的细菌也会死亡。因此，一定要准备后补细菌，将它们保存于适宜的环境中以备后用。”于博解释道。

| 生物冶金的难题 |

早在20世纪20年代，科学家便开始研究微生物了。如今，生物冶金技术已被运用于提取金属，全球25%的铜产量及5%的金产量均依赖这一技术。“我们试图将该技术应用于更复杂的金属零件，比如电子芯片。”于博表示。研究人员首先会把电子垃圾分解成小于一毫米的微粒，再把這些微粒倒入含有细菌的溶液中。在微生物的作用下，金属被氧化并溶解。48小时后，可对溶液进行沉淀操作，制得金属盐，也可电解溶液，制得金属块。

然而，实验阶段出现了两大难点。“细菌只能溶解少量金属。”于博懊恼地说。每升微生物溶液至多能溶解40克金属。显然，这样的量级难以达到大规模工业化生产的标准。第二个难点在于经济效益。目前，地质矿产调查局的微生物只能提取基本金属。然而，电子垃圾中还含有不少贵金属。于博指出：“这种冶金方法的经济效益取决于细菌提取的金属种类。如果要提取贵金属，就需要使用价格高昂的特殊细菌。”可见，市面上花费较低的化学冶金法是生物冶金法强有力的竞争对手。

为了破解难题，研究人员计划开展更大规模的试点研究，使用上百升的溶液提取金属。然而，回收市场仍不成熟，秩序尚未形成，难以获取资金支持。“从金属生产到金属回收，应该形成专业产业链。”地质矿产调查局“矿产资源与循环经济”项目的项目经理帕特里克·德于格表示。比起火法冶金，生物冶金更环保，或许能成为链路中的一环。但是，生物冶金法也不是万能方案。“对金属进行回收再利用，只能减少矿产资源供应方面的压力，但无法产出我们日常生活所需的金属量。”德于格说。在经济不断增长的社会中，实现循环经济并不简单。出台新法规，以及对电子设备的金属回收量作出要求，这些将大大提升生物冶金研究的价值。弗朗索瓦·格罗斯是巴黎综合理工学院的毕业生，其研究方向为“回收再利用在经济体系中的作用”，他肯定地说道：“如此一来，人们将不会再以严苛的经济效益标准来评判研究项目的价值所在。尽可能多地回收电子设备的金属将成为未来最大的目标。”

[编译自法国《趣事》]

编辑：侯寅