Микроорганизмы вытаскивают драгметаллы из электромобилей

Львиная доля из более 1,4 млрд автомобилей, которые колесят по дорогам и автострадам во всех уголках планеты, работает на бензине или дизельном топливе. К 2036 году их количество может удвоиться. Альтернативу рассматривают в электромобилях, их эксплуатация на возобновляемых источниках энергии не приводит к увеличению согревающих атмосферу Земли парниковых газов.

Фото:  

Электромобиль

С другой стороны, производство такого количества электромобилей за десятилетие вызовет всплеск спроса на такие металлы, как литий, кобальт, никель и марганец. Они необходимы для изготовления аккумуляторов электромобилей и встречаются не везде. Большая часть мировых запасов лития находится в южноамериканской пустыне Атакама, где добыча полезных ископаемых угрожает туземцам и местным экосистемам. Россия лидирует по добыче некоторых цветных металлов:

• по добыче никеля в 2014 году занимала второе место в мире (260 тысяч тонн);
• по кобальту — пятое (6300 тысяч тонн);
• по меди — седьмое (850 тысяч тонн);
• по свинцу — седьмое (195 тысяч тонн).

Ведущим производителям электромобилей необходимо снизить затраты на импорт и найти надежные источники для сырья. Один из вариантов — разработка добычи из морских глубин — также может нанести ущерб среде обитания и поставить под угрозу флору и фауну. В то же время отработавшая свой срок электроника, напичканная драгоценными металлами, выбрасывается на свалки. В некоторых беднейших регионах мира ежегодно скапливается до 2,5 млн тонн такого мусора. Площадь почвенного покрова, загрязненного цветными металлами, в нашей стране достигает 3,6 млн га.

Аккумуляторы электромобилей имеют срок годности от восьми до десяти лет. В настоящее время в странах Евросоюза перерабатывается менее 5% ионно-литиевых батарей. Вместо разработки новых источников этих металлов лучше повторно использовать то, что уже имеется.

Экономика вторичной переработки

Крупнейшие переработчики ионно-литиевых аккумуляторов находятся в Китае. В то время как в Северной Америке и Европе использование вторичного сырья часто рассматривается как обязанность, за выполнение которой компаниям положено платить, в Китае конкуренция за утилизованные батареи настолько велика, что переработчики готовы платить, чтобы заполучить их в свои руки.

 

Большинство предприятий по переработке аккумуляторов потребляют много энергии и выбрасывают много углерода. Строительство и эксплуатация таких заводов из-за сложного оборудования для обработки вредных выбросов, образующихся в процессе плавки, — дело очень дорогостоящее. Несмотря на высокую стоимость, эти установки редко восстанавливают все ценные материалы из аккумуляторов.

По прикидкам экономистов, стоимость мирового рынка рециркуляции металлов вырастет с 52 миллиардов долларов США в 2020 году до 76 миллиардов долларов США к 2025 году. Предприятия, которые не используют энергоемкие методы утилизации, только усугубят экологические проблемы. Однако на протяжении десятилетий использовался естественный процесс извлечения драгоценных металлов из промышленных отходов.

Малюсенький друг человечества

Биовыщелачивание цветных металлов происходит с использованием микробного консорциума, который предварительно адаптирован к перерабатываемым отходам. Биодобыча широко используется в горнодобывающей промышленности, где микроорганизмы используются для извлечения ценных металлов из отходов обогащения. До недавнего времени этот метод использовался для очистки и восстановления материалов из электронных отходов, особенно печатных плат компьютеров, панелей солнечных батарей, загрязненной воды и даже свалок урановых отходов.

Acidithiobacillus ferrivorans, At. caldus, Leptospirillum ferriphilum, Ferroplasma acidiphilum, Acidithiobacillus ferrooxidans и другие нетоксичные виды восстанавливают металлы без необходимости использования высоких температур или токсичных химикатов. Хотя в настоящее время Российская Федерация отстает от мирового уровня развития технологии кучного биовыщелачивания, в СССР в 1970–1980 гг. проводились полупромышленные испытания по кучному выщелачиванию меди из руд месторождений Урала и Казахстана. Так что хороший задел и потенциал у России уже имеется.

Расширение масштабов биовыщелачивания предполагает выращивание бактерий в инкубаторах при 37 ° C, часто с использованием углекислого газа. Этот процесс не такой энергозатратный, нежели традиционные заводы по переработке, поэтому он способствует меньшему загрязнению. Сокращая отходы аккумуляторных батарей для электромобилей, установки для биовыщелачивания означают, что производители могут извлекать драгметаллы на месте и меньше полагаться на несколько стран-производителей. Во многих отношениях отходы обогащения являются весьма перспективным техногенным сырьем.