細菌

尼古拉·斯克平斯基

■1.刻不容緩，國際電信聯盟的數據顯示， 2019 年的電子垃圾量高達5360萬噸。這個數字預計將在2030年上升至7400萬。電子產品構造復雜，其中的金屬難以提取，因此電子垃圾的再利用率僅為20%。■ 2.提取方法，電子芯片富含稀土元素 。 剝去其塑料膜后，將芯片碾碎，以增加芯片與細菌溶液的接觸面積，以最大化浸出金屬。■ 3.提取結果，金屬遭到細菌“ 攻擊”，開始溶解。化學反應結束后，過濾溶液中的固體殘余，制得含有各類金屬鹽的液體。

氧化亞鐵嗜酸硫桿菌與硫化葉菌已在法國地質礦產調查局沉睡了40年。這些細菌微生物能做什么呢？它們能在酸性極強的環境下繁衍，溶解金屬。“我對細菌的討厭多于喜愛?！毖芯抗こ處煱⒓犹亍び诓╅_玩笑地說。多年來，她一直在觀察細菌，或者說將細菌置于“死地”。不要誤會，阿加特不是“施虐狂”，她只是想利用細菌，在強酸性環境下提取電子廢物中的有用金屬。

| 何為生物冶金？|

我們的日常用品中含有多種金屬，其種類之多，研究人員甚至將電子垃圾描述為“都市礦山”。2019年，法國的電子垃圾量達854906噸，“礦山”一詞并不夸張。其中，在覆滿電路的電子芯片上，金屬含量比例極高，甚至高于地下礦層的金屬含量比例。若能以更好的方法再次利用這些電子垃圾，便能減少“開采新礦物資源”的需求。畢竟，礦產資源枯竭是人們擔心的一大問題。

目前而言，電子垃圾再加工的主流方法是火法冶金，即以高溫加熱電子芯片及電路元件的方式獲得有用的金屬。然而，這種方法會消耗大量能源，且殘渣中仍存有不少金屬，耗損較大。

法國地質礦產調查局培養的細菌，能將鈷、鋅、鎳等金屬溶解，而且每種細菌都有各自偏好的金屬，我們將這一技術稱為“生物冶金法”，又稱“生物浸出技術”。

法國地質礦產調查局培養的細菌，采自礦場附近排水渠中的酸性液體。為了使菌株能夠溶解某一金屬，研究人員會將細菌置入營養液里，這種營養液中含有可通過生物冶金法析出的金屬，比如鈷、鎳、鋅等。接下來，研究人員會觀察細菌將如何作用于電子垃圾。初始階段，細菌溶解金屬的速度較為緩慢。如果細菌適應了化學環境，溶解進程將逐漸加快?！暗跇O端環境下，比如過酸或過熱，即使抗性最強的細菌也會死亡。因此，一定要準備后補細菌，將它們保存于適宜的環境中以備后用。”于博解釋道。

| 生物冶金的難題 |

早在20世紀20年代，科學家便開始研究微生物了。如今，生物冶金技術已被運用于提取金屬，全球25%的銅產量及5%的金產量均依賴這一技術。“我們試圖將該技術應用于更復雜的金屬零件，比如電子芯片?！庇诓┍硎?。研究人員首先會把電子垃圾分解成小于一毫米的微粒，再把這些微粒倒入含有細菌的溶液中。在微生物的作用下，金屬被氧化并溶解。48小時后，可對溶液進行沉淀操作，制得金屬鹽，也可電解溶液，制得金屬塊。

然而，實驗階段出現了兩大難點。“細菌只能溶解少量金屬?！庇诓┌脨赖卣f。每升微生物溶液至多能溶解40克金屬。顯然，這樣的量級難以達到大規模工業化生產的標準。第二個難點在于經濟效益。目前，地質礦產調查局的微生物只能提取基本金屬。然而，電子垃圾中還含有不少貴金屬。于博指出：“這種冶金方法的經濟效益取決于細菌提取的金屬種類。如果要提取貴金屬，就需要使用價格高昂的特殊細菌?！笨梢姡忻嫔匣ㄙM較低的化學冶金法是生物冶金法強有力的競爭對手。

為了破解難題，研究人員計劃開展更大規模的試點研究，使用上百升的溶液提取金屬。然而，回收市場仍不成熟，秩序尚未形成，難以獲取資金支持?！皬慕饘偕a到金屬回收，應該形成專業產業鏈?！钡刭|礦產調查局“礦產資源與循環經濟”項目的項目經理帕特里克·德于格表示。比起火法冶金，生物冶金更環保，或許能成為鏈路中的一環。但是，生物冶金法也不是萬能方案。“對金屬進行回收再利用，只能減少礦產資源供應方面的壓力，但無法產出我們日常生活所需的金屬量?！钡掠诟裾f。在經濟不斷增長的社會中，實現循環經濟并不簡單。出臺新法規，以及對電子設備的金屬回收量作出要求，這些將大大提升生物冶金研究的價值。弗朗索瓦·格羅斯是巴黎綜合理工學院的畢業生，其研究方向為“回收再利用在經濟體系中的作用”，他肯定地說道：“如此一來，人們將不會再以嚴苛的經濟效益標準來評判研究項目的價值所在。盡可能多地回收電子設備的金屬將成為未來最大的目標?！?/p>

[編譯自法國《趣事》]

編輯：侯寅