Башкирские штаммы бактерий добывают из руды цинк, медь и золото

Я заведую лабораторией биологически активных веществ Уфимского института биологии РАН. Этой лаборатории уже 15 лет. Мы изучаем различные микроорганизмы, полезные для народного хозяйства. Семь лет, с 2005 по 2012 год, мы занимались особой, очень интересной группой микроорганизмов — хемолитотрофами — они обитают в сложных экологических нишах и за счет реакции перемещения окисления неорганических субстратов получают электроэнергию и развиваются.

Почему мы затронули эту тему? Южный Урал — один из главных источников добычи меди и цинка в Российской Федерации. Здесь добывается около 60 процентов этих металлов. В мире наша страна занимает шестое место по медно-цинковой добыче. Сейчас процесс добычи идет в две стадии: первая — добыча руды и её обогащение, вторая — переплавка руды в металлы. Образуется очень большое количество отходов. По некоторым данным, на 2005 год в районе Учалов, Сибая, Бурибая, города Гая Оренбургской области скопилось более 15 миллионов тонн отходов. Причем эти отходы также содержат и цинк, и медь, только в более низких концентрациях. И известными физико-химическими методами извлечения и обогащения эти отходы уже перерабатывать нельзя.

Но хемолитотрофные микроорганизмы за счет своей жизнедеятельности могут переводить эти металлы в растворенное состояние в виде катионов. А потом уже известными физическими методами возможно концентрирование и извлечение уже собственно металлов. При этом выпадает серьезная стадия — металлургическое извлечение металлов. Медно-серные комбинаты в Медногорске или Свердловской области, которые перерабатывают концентраты этих руд, будут уже не востребованы, потому что выделение металлов будет происходить гальваническими методами.

Обычными способами руда добывается со средним содержанием меди и цинка около полутора процентов. На горно-обогатительных комбинатах ее концентрируют до 15-18 процентов. Потом этот концентрат попадает на металлургический комбинат, где получают целевую медь 97 процентов и цинк 98 процентов. В отвал уходит руда с содержанием меди и цинка около 0,5 процента. Если мы используем бактерии при обработке этих отходов, то бактерии в зависимости от месторождений переводят в раствор от 60 до 80 процентов этой меди или цинка. Если было 0,5 процента, то остается около 0,15 процента, остальное переходит в раствор. Конечно, раствор низко концентрированный, но, используя гальванику и выпаривание, можно довольно быстро и, самое главное, экологично, выделять эти металлы.

Производство, связанное с использованием микроорганизмов, всегда самое рентабельное. Да, первичные капитальные затраты на оборудование, на обустройство производства велики. Но когда всё построено, то окупается оно очень быстро.

Работа нашей лаборатории по изучению микроорганизмов и их свойств получила в 2014 году премию Правительства Российской Федерации в области науки и техники для молодых ученых.

Такая высокая оценка этой работы означает, что биотехнология, которая является наукой XXI века, очень хорошо представлена в нашей республике.

Наши аспиранты выделили башкирские аборигенные штаммы хемолитотрофов, они запатентованы. Сравнивали эти штаммы с известными микроорганизмами, которые находятся в германской коллекции типовых культур. Германские хемолитотрофные микроорганизмы применяются на рудниках Болгарии таким же методом — методом выщелачивания цветных металлов из полисульфидных руд. Наши микроорганизмы применительно к отходам сибайского и бурибайского горно-обогатительных комбинатов очень хорошо себя показали, с их помощью можно извлекать медь и цинк.

Еще при проведении этой работы было обнаружено, что с помощью этих микроорганизмов в растворы попадают и благородные металлы, содержащиеся в этих рудах, — золото, серебро, а также редкоземельные металлы, например, рений — во всем мире в год его добывают всего 40 тонн. Редкоземельные металлы используются в электронике, и сейчас монополистом в их производстве является Китай — 95 процентов всех редкозёмов добывается именно там.

К сожалению, по редкоземельным металлам мы работали очень мало, потому что требовалось специальное дорогостоящее оборудование. Оно есть у нас в республике, находится в Институте нефтехимии и катализа, но маркеров по редкозёмам там очень мало и нет специалистов, поэтому работу по редкозёмам пока пришлось положить на полку.

Работа по хемолитотрофам выполнена и оценена по достоинству руководством страны, однако сами промышленники, в частности, Уральская горно-металлургическая компания, пока не проявляют интерес к этой работе. Причина ясна — руды много, процессы флотации, т.е. физико-химического выделения цинка и меди и получения концентратов у них отработаны, и существующей технологии им достаточно. Под нашу технологию производство нужно переделывать, потому что здесь работают микроорганизмы, им нужна только положительная температура окружающей среды, а в нашей стране зимой, весной и осенью температура отрицательная. Переоборудование всей технологической линии — это очень крупные затраты. Поэтому, по всей видимости, в производство наша технология будет внедрена не в ближайшее время. Хотя методы, применяемые нами, активно используются в мировой практике — в Южной Африке, Чили, США (Калифорнии), Мексике и Австралии.

В 2012 году Владимир Путин подписал «Программу развития биотехнологий в Российской Федерации на период с 2013 по 2020 годы». Там обозначено шесть направлений, по которым должна развиваться промышленная биотехнология. Это медицинская, лесная, морская, сельскохозяйственная, экологическая биотехнологии и биотехнология промышленных товаров.

В моей лаборатории еще задолго до подписания этой программы были разработаны биопрепараты экологического и сельскохозяйственного назначения. Использование биопрепаратов в сельском хозяйстве — это один из трендов, которые связаны с производством экологически безопасного продовольствия, без химии. Химия сейчас используется в сельском хозяйстве обязательно, это один из сегментов получения хорошего урожая. Химические препараты можно частично заменять биопрепаратами — микроорганизмы оказывают благоприятное воздействие на развитие растений, позволяют им не болеть.

Также мы разработали препараты экологической биотехнологии. В частности, препарат «Ленойл», который уже активно используется рядом нефтяных компаний и принес большие доходы в бюджет. Этот препарат направлен на ликвидацию розливов нефти или нефтешламов, образовавшихся при переработке нефтепродуктов.

Препараты бытовой биотехнологии для использования в личном подсобном хозяйстве успешно входят в рынок, продаются не только в Уфе, но и в Москве, Самаре, Новосибирске, Волгограде, Саратове, Ростове-на-Дону. У многих людей есть садовые участки, где стоят деревянные туалеты. У нас есть препарат «Биосептилон», уничтожающий неприятный запах в этих туалетах. Другой препарат — «Биокомпост», который ускоряет переработку сорняков, положенных в компостную кучу, в хорошее органическое удобрение. И еще ряд биопрепаратов («Азотик», «Стирора») для обработки овощных культур, благодаря которым ускоряется рост, увеличивается количество завязей и размер плодов, получается хороший урожай.