找些細菌當“礦工”

能給礦石“洗澡”

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

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

細菌采礦法在處理利用價值不大的貧礦、尾礦，以及廢棄的老礦時，與普通的采礦方法相比，有很大的優(yōu)越性。這話怎么說？一些貧礦、廢礦里，主要礦產開采完了，還有少量其他金屬，用細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，達到防止礦產資源流失的目的，是最大限度利用礦藏的一種冶金方法。

此外，那些對人體有害的放射性礦產及埋藏得很深的金屬礦產也需要細菌來幫忙。開采者先給這個礦床打一些鉆井，再用爆破的方法使井下巖石破碎松動，造成許多裂隙通道之后，輸送細菌深入礦床內部。在經過一番細菌溶解工作以后，人們把溶液從井下抽吸上來，進行金屬回收，既便利又安全。

生存環(huán)境要求高

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

火星暢想曲

細菌采礦是一個別開生面的技術領域，但溶液分布不均、細菌活力低等一系列問題還有待解決。隨著高科技研究的深入，細菌采礦所面臨的問題將會逐步解決?？梢赃@么說，21世紀中期，我們很多礦藏的開采，都得請這位能干的采礦家——細菌來幫忙。

荷蘭代爾夫特理工大學的博士生本杰明·萊納就建議先將能夠在火星土壤中開采鐵礦的細菌——沙門氏菌送到火星。萊納說：“以火星的自然形態(tài)來看，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化成磁鐵——一種磁性的氧化鐵。”

關于火星“礦工”的Q&A

先把細菌送過去。在人類遠征火星之前，我們可以發(fā)射一個無人太空艙到火星上去，這個太空艙里有探測車、生物反應器、3D打印機。探測車可以在火星上自由行走，并且鏟起富含鐵的土壤或者風化層。緊接著，機器人將土壤帶回裝有沙門氏菌的生物反應器。然后沙門氏菌開始工作，從含有磁性物質的土壤里提取并分離出磁鐵礦。最后，3D打印機能夠把這種原始金屬材料變成能夠為人所用的零件，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人類宜居建筑的必需品。

[細菌“采礦”產量怎么樣？]

在這個過程中究竟能制造出多少的鐵呢？萊納以及他的團隊給出一個數(shù)據(jù)，一個1400升的反應堆每年可以產生350公斤的材料。在不到三年半的時間里，它將制造出超過太空艙容量的鐵。通過發(fā)射這些無人艙到火星，我們能夠在短短幾年內就能制造出大量的鐵。

[為什么要讓細菌“采礦”？]

因為細菌是廉價而實用的“先遣部隊”。除了讓火星為第一批登陸的人類做好準備，類似的任務和想法也將會是人類在火星繼續(xù)生存的關鍵。假如在離地球如此之遠的星球上發(fā)生物品損壞，向地球遠程訂購替代品是不切實際的，所以這樣的可持續(xù)性的解決方法就至關重要了。

這個方法考慮了火星表面的苛刻條件以及發(fā)射至火星所需的經濟和載重限制。細菌是能夠自我繁殖的，重量也可以忽略不計，運輸費用廉價，同時還能夠承受高輻射。不過唯一的問題是，它們也需要營養(yǎng)供給。

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

[細菌“礦工”有什么不良影響？]

可能會影響我們尋找火星生命。火星可能會被地球的細菌污染。為了防止這樣的情況發(fā)生，將“礦工”所產生的鐵材料安全地存儲在太空艙側面的充氣密封室中。

太空采礦具有巨大的經濟前景。地球上許多金屬未來會出現(xiàn)供應短缺，可能會導致戰(zhàn)爭的發(fā)生，如果我們能夠找到新的金屬來源，便可降低這樣的風險。太空采礦也能造福地球環(huán)境。如果在將來的某一天，所有重工業(yè)和采礦業(yè)都要“移師太空”，也許地球又會是那個山清水秀的美麗星球！