Астронавты использовали бактерии для извлечения полезных металлов из горных пород

Астронавты использовали бактерии для извлечения полезных металлов из горных пород

История рассматривала добычу полезных ископаемых как работу, требующую большого количества тяжелой техники и физического труда. Извлечение ценного материала из земли было необходимо для прогресса человечества на протяжении тысячелетий. Этот прогресс привел к появлению альтернативного метода извлечения этих ресурсов из Земли или других небесных тел. Новая методика основана на симбиотическом спутнике жизни, который сосуществовал с нами на протяжении тысячелетий — бактериях. Недавний эксперимент, проведенный исследовательской группой Biorock ЕКА показывает, что этот процесс, известный как «биомайнинг», может быть наиболее эффективным способом сбора некоторых материалов в космосе.

Новое исследование не было первым космическим экспериментом с биороком. В 2019 году команда показала, что она может извлекать редкоземельные элементы (РЗЭ), используя биопленку, прикрепленную к базальту, типу магматической породы, которая присутствует как на Марсе, так и на Луне. Редкоземельные элементы, хотя и встречается почти повсюду на Земле, присутствует лишь в крошечных количествах. С использованием традиционных методов добычи для большинства мест непомерно дорога, хотя они широко используются в различных промышленных процессах и высокотехнологичной продукции.

Однако редкоземельные элементы были не единственным материалом, представляющим интерес для эксперимента с бактериями. Хотя сам по себе ванадий не является редкоземельным элементом, он также широко используется в промышленных процессах, включая упрочнение стали, изготовление сверхпроводящих устройств и аккумуляторов. Данные о сборе ванадия были в центре внимания новой статьи, но эти данные были собраны одновременно с исходными данными по редкоземельным элементам.

В исследовании использовались три различных типа бактерий – Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis и Cupriavidus metallidurans. Астронавты кормили их своего рода каменным субстратом, известным как R2A, известной средой для роста всех трех типов бактерий. Вместо дробления базальта, как это, скорее всего, было бы сделано в крупномасштабных биореакторах, экспериментаторы взяли тонкие срезы базальта, собранные в карьере в Исландии, который удивительно похож на базальты, найденные на Луне и Марсе.

На МКС астронавты поместили в инкубатор KUBIK экспериментальный контейнер, который начал вращаться, чтобы имитировать марсианскую и лунную гравитацию. Второй контейнер был оставлен неподвижным на космической станции, в то время как другой контейнер находился в качестве контрольного в Исследовательском центре Эймса НАСА. Кроме того, исследователи дополнительно разместили «стерильные» камеры без бактерий во всех контейнерах. Они будут использоваться в качестве «контрольных элементов» эксперимента, чтобы увидеть, сколько ванадия было извлечено из базальта просто из-за присутствия бактерий.

Первоначально команда думала, что различия в гравитации будут иметь большое значение для эффективности бактерий при сборе ванадия. Гравитация оказывает существенное влияние на два процесса гидродинамики – осаждение и конвекцию, влияющие на степень воздействия бактерий на материал субстрата.

Но к их удивлению оказалось, что гравитация почти не повлияла на эффективность бактерий. Образцы со Sphingomonas desiccabilis и Bacillus subtilis были гораздо более эффективными, чем стерильные контрольные образцы, производя в среднем на 184% и 283% больше ванадия в среднем по всем трем контейнерам (не зависимо от гравитации).

Одно из возможных объяснений отсутствия гравитационного эффекта является приземленным, но существенным – продолжительность самого эксперимента (21 день). Возможно это позволило микробам получить такую высокую концентрацию, на какую они были бы способны. При более коротких периодах эксперимента осаждение и конвекция могут оказать большее влияние на способность микробов получать доступ к материалу для переработке.

В любом случае эксперименты Biorock показывают жизнеспособность использования методов биоминирования в космосе, по крайней мере, в небольших масштабах. Масштабирование промышленных процессов, необходимых для добычи полезных ископаемых на Луне или астероиде, с экономической точки зрения было бы большим шагом вперед, но потребуется больше исследований, прежде чем любой процесс может быть доказан эффективным. Но, может быть, когда-нибудь появятся корабли с гигантскими плавучими чанами микробов, деловито жующих камни, собранные с астероида.

Читайте также

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>