Биотехнология: что это такое? - Вакула Владимир Леонтьевич

И только в 1922 году немецким ученым Ваксману и Иоффе удалось выделить из рабочего раствора микробиологическую культуру, способную добывать из руды чистый металл. А еще четверть века спустя Колмероном и Хинклем была получена другая культура из кислых шахтных вод.

Как выяснилось, оба вида этих микроорганизмов относились к так называемым тионовым бактериям, представляющим собой очень мелкие, величиной всего в микрон палочки, способные развиваться только в кислой среде. Для их жизнедеятельности не требуется никаких органических веществ. Они противопоказаны им природой от «рождения». А самая надежная гарантия от присутствия в окружающей среде органики, как известно, серная кислота. Вот почему бактерии этого вида отдают предпочтение кислым водам. К тому же таким бактериям противопоказано еще и ультрафиолетовое излучение. Так что в кромешной тьме земной тверди этот вид микроорганизмов является по сути дела своеобразным полпредом живой природы.

Но нас эти бактерии интересуют сейчас не с точки зрения необычности образа жизни, а с гораздо более прозаической и даже экономической. Ибо получение металла в больших количествах и как можно дешевле — главная причина использования их в металлопроизводстве.

Но микроорганизмов и в земле, и в воде очень много: в каждом грамме, в каждом кубическом сантиметре их миллионы. И каждая бактериальная клетка способна перерабатывать за сутки такое громадное количество вещества, что оно в десятки раз превышает ее собственный вес. Именно активная жизнедеятельность бактерий, добывающих энергию из «ничего», из мертвого неорганического материала, и обеспечивает колоссальный экономический эффект этому нетрадиционному способу переработки руд.

А ведь значение микроорганизмов в природном круговороте вещества до конца даже не осознано. Что же говорить об изучении? Их роль в формировании самого облика Земли не переоценить. Но облик — лишь то, что на поверхности, ближе к Солнцу, а что там, в подземном мире? Мог ли человек, «приручивший» огонь и электричество, могучую энергию весеннего половодья и вольного ветра, пройти мимо такой естественной силищи, как жизнедеятельность бактерий, не заинтересоваться ею?

Рано или поздно он должен был понять, что в ней-то и таится своеобразный золотой ключик к природным кладовым. А поняв, создать целую науку — геотехнологическую микробиологию.

Так оно, собственно, и случилось. Однако, помимо задач промышленного использования бедных руд, оставшихся в шахтах, рудниках и карьерах с тех самых пор, когда разработка ископаемого с низким содержанием в немытого или иного компонента считалась нерентабельной, биотехнологический метод стал еще и самым экологически чистым способом добычи и переработки руд. Насколько это важно в наши дни, вряд ли стоит объяснять. Недаром среди ученых давно бытует представление о земном шаре как о космическом корабле, несущемся во Вселенной, но по забывчивости природы не снабженном выхлопной трубой.

Человек в халате с метлой стоит около завода

Между тем именно металлургическая промышленность — один из самых злостных загрязнителей окружающей среды. От выбросов ее заводов страдают воздух, вода, растительный и животный мир. И, конечно же, человек.

Вот почему ориентация перехода металлургии на безотходные, так называемые чистые технологии, не только открывает перспективы полного комплексного использования всех отходов, но делает ненужным создание многочисленных фильтров и отстойников (что само по себе обходится недешево и далеко не всегда выгодно). Так что поиск новых биотехнологических возможностей утилизации газов, шлаков, зол продолжается весьма интенсивно.

Разумеется, создание абсолютно универсальной технологии металлопроизводства, применимой во всех случаях, все же вряд ли реально. Ведь для этого потребовалось бы решить задачу, аналогичную получению уникального лекарства, помогающего сразу от всех болезней. Где и как в дальнейшем найдет себе наиболее результативное применение биометаллургия — сказать трудно. Разве что лишь приблизительно.

А пока над проблемами выбора оптимального способа производства для конкретных условий и конкретней отрасли промышленности работают многочисленные области науки, вооруженные точными математическими методами и мощными вычислительными машинами, а также глубокими знаниями сопредельных отраслей и научных направлений, но, будем откровенны, справляются они с поставленной задачей, мягко говоря, средне.

Не станем, однако, слишком строго оценивать их работу. Дело-то действительно очень трудное и необычное. К тому же, по крайней мере в горнометаллургическом комплексе, биометаллургические методы и сегодня используются уже в двух случаях: при непосредственной подземной добыче полезного компонента и при разработке (обогащении) добытой руды.

В первом случае в массив полезного ископаемого через специально пробуренные скважины нагнетается биологически активный раствор. А после того, как этот раствор насытится, вберет в себя полезный компонент, его откачивают через другую систему скважин.

Со вторым вариантом использования биометода (обогащения добытой руды) я познакомлю вас чуть позже, рассказывая об американском опыте биологического выщелачивания меди. А теперь согласно требованиям той самой третьей стадии популяризации, о которой шла речь во введении к нашей книге, попробуем оценить все за и против применения биологического метода в горном деле.

Итак, всегда ли он выгоден? Экономические выкладки бесстрастно свидетельствуют: им целесообразно отрабатывать только сравнительно мелкие месторождения, для эксплуатации которых экономически невыгодно строить карьер или подземный рудник, поселок для горняков и корпус хотя бы только первичного обогащения.

В общем, если разработка не сулит заманчивых перспектив, то разумнее отказаться от традиционной технологии, отдав предпочтение биологической. Она вполне «обойдется» одним буровым оборудованием (как у геологов) и легкой сборно-разборной системой резервуаров и трубопроводов. А значит, и не удорожит стоимости разработок.

Что ж, в данном случае все ясно, вероятно, согласится со мной читатель, биометод здесь действительно предпочтительней. Ну а если ситуация несколько иная? Планируется к разработке, скажем, большое месторождение. Большое по запасам, но с довольно низким содержанием металла в руде. Как, каким способом его отрабатывать? Использовать традиционную технологию?

Но с ее помощью до всех «углов» залежи никак не доберешься. А это значит, что какая-то часть руды останется под землей. И хотя оставшаяся руда, как и все месторождение, не очень богата металлом, но и ее терять жаль. Тем более что добыча основного объема пройдет где-то совсем рядом от нее.

Но ничего не поделаешь. И до недавнего времени брали то, что представлялось рациональным. А остальное оставалось лежать до лучших времен. Появился даже специальный термин для полезных ископаемых, уже разведанных, а иногда даже и частично отработанных, но не извлеченных на поверхность — забалансовые запасы.

Таких запасов очень много. Они десятилетиями лежат под землей, не принося людям никакой пользы. Геологи же вынуждены искать все новые и новые месторождения, поиск которых и последующее освоение обходится государству в изрядную копеечку. И все-таки

эти затраты признаются целесообразными, поскольку содержание полезного компонента в новых месторождениях «устраивает» классическую технологию.

И наконец широко известны случаи еще более удивительные, когда забалансовые запасы залегают не рядом, не ниже, а над полезной толщей, и разработчикам приходится вынимать и складировать эти руды в стороне (в отвалах), чтобы добраться до промышленных запасов.

Таких отвалов в стране великое множество, и лежат эти богатства в буквальном смысле слова у нас прямо под ногами. К тому же отвалы эти, как правило, токсичны. После дождей ядовитая жидкость вместе с грунтовыми водами разносится по всей территории водосборов, отравляя водоемы, поля, леса, почву.