» » Медедобывающая бактерия из бразильских рудников

Медедобывающая бактерия из бразильских рудников

Химики разобрались, как бактерия из медного рудника синтезирует атомарную медь.

Медедобывающая бактерия из бразильских рудников

Слева – фотография бактерии штамма Bacillus, сделанная с помощью электронного микроскопа; справа – снимок внутриклеточной жидкости клетки бактерии под большим увеличением, светлые точки – одиночные атомы меди. Илл.: L.H. Gracioso et al, Science Advances 2021.

Медедобывающая бактерия из бразильских рудников
Бингем-Каньон (штат Юта, США) - один из крупнейших в мире открытых карьеров, разрабатываемый с 1863 г. За всю историю в нём добыли более 19 миллионов тонн меди. фото: Doc Searls/Flickr.com
Медедобывающая бактерия из бразильских рудников

Больше всего производимой в мире меди идёт на изготовление проводников. фото: Trafigura Images/Flickr.com

‹ › Открыть в полном размере

Медь претендует на роль металла ближайшего будущего. Если нас всё-таки ждёт эра электротранспорта вместо автомобилей и грузовиков с традиционными двигателями внутреннего сгорания, то нам понадобится ещё больше меди для производства электродвигателей и всей сопутствующей электрической инфраструктуры.

Уже сейчас больше половины всей меди в мире добывается не в рудниках и шахтах, а поступает из вторичной переработки. С одной стороны, это хорошо, что мы научились утилизировать всё, что содержит этот ценный цветной металл. Но, с другой стороны, это значит, что и ресурсы меди в мире ограничены - разведанные запасы не так уж и велики, а добыча меди весьма трудоёмка и совсем не безвредна для природы. Поэтому и дефицит меди в мире - вполне реальная перспектива. С решением этой проблемы связаны поиски новых способов добычи меди, в том числе и тех, которые приводят к меньшему загрязнению окружающей среды.

Одно из направлений более экологичной металлодобычи – это биометаллургия, т.е. использование микроорганизмов в процессе извлечения полезных ископаемых. Существуют бактерии, способные «вытаскивать» из твёрдых горных пород некоторые химические элементы, например, те же металлы. Такой метод называется бактериальным выщелачиванием – из определённым образом обработанной руды получают водный раствор, обогащённый ионами металлов.

Роль бактерий здесь состоит в том, чтобы окислить те химические элементы в составе минералов, которые можно окислить, например, серу или железо. Микроорганизмы получают за счёт этого энергию, а горнодобытчики – растворённые металлы. Дальше этот «рассол» проходит химическую обработку для разделения элементов и их последующего выделения в металлическом виде. Подобный подход используют, например, при добыче урана или той же меди из бедных руд. Однако есть бактерии, способные не окислять, а, наоборот, восстанавливать металлы из их окисленного состояния. И делают они это, что называется, не от хорошей жизни.

Дело в том, что соли меди токсичны для множества живых организмов. Тот же раствор сульфата меди (медный купорос, жидкость красивого насыщенного синего цвета) используют как антисептик и фунгицид в сельском хозяйстве: им обеззараживают почву и опрыскивают больные растения. Но бактерии не были бы бактериями, если бы не выработали защиту от этого «неприятного» металла. Например, некоторые штаммы микробов умеют превращать ионы меди в наночастицы меди, т.е. фактически в металлическую медь. В отличие от бактерий, питающихся за счёт окисления металлов, эти бактерии, наоборот, тратят свою энергию, чтобы убрать медь из среды обитания, и за счёт этого делают себе хорошо. Как пишут в Science Advances исследователи из университета Сан-Паулу и Хьюстонского университета, им удалось найти в одном из медных рудников Бразилии штамм бактерий из рода Bacillus, которые не просто умеют очищать растворы от ионов меди, но при этом получать атомарную медь – отдельные стабильные атомы меди. Атомарная медь используется в производстве катализаторов для химической промышленности или, например, для легировании сплавов.

Для того, чтобы получить атомарную медь в лабораторных условиях, обычно требуются сложные и не очень эффективные технологические процессы, вроде химического осаждения из газовой фазы или фемтосекундной лазерной абляции. «Бразильские» же бактерии производят атомарную медь сами, просто потому что хотят выжить в токсичной среде. Чтобы понять, как у них это получается, исследователи изучили белки, которые бактерии синтезировали, когда попадали в богатую ионами меди среду.

Оказалось, что для борьбы с «медным заражением» бактерии вырабатывают 145 дополнительных белков, которые они не синтезируют в своей обычной жизни. Большинство из них (102) относились к группе белков, участвующих в процессах обмена веществ и с медью каким-то образом не взаимодействующих. Скорее всего, они требовались клеткам, чтобы вырабатывать больше энергии в неблагоприятных условиях. Полтора десятка белков вырабатывались для борьбы с химическим стрессом, три из которых участвовали в транспорте ионов меди через мембрану и внутри клетки. Наконец, ещё 11 белков из оставшихся были непосредственно связаны с процессами превращения ионов меди в атомарную медь.

Исследователи говорят, что они обнаружили пока только один штамм бактерий, способный синтезировать атомарную медь, хотя их вполне может быть гораздо больше. Кроме того, пока не совсем ясно, как лучше всего выделять атомарную медь, ведь она находится внутри клетки бактерии. Впрочем, учёные смотрят на перспективы с большим оптимизмом.

03 май 2021 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Мелкие частицы меди опаснее крупных

Чем более мелкие частицы меди попадают в почву, тем проще меди перейти из этих частиц в растения.

Что такое медные маски и чем они лучше хирургических?

Так как без защитных масок представить себе обычный поход в магазин невоможно, появление так называемых медных масок, способных к самоочищению и защите от коронавируса пользуется популярностью. Но

Особенности сдачи кабеля в металлолом

Цветные металлы являются наиболее выгодными позициями по сдаче лома.

Медно-никелевые трубы

Медно-никелевые трубы используется в судостроительных инженерных коммуникациях, с морской водой, для изготовления конденсаторов и теплообменников для паровых турбин, функционирующих, при высоких

Оксид иттрия-бария-меди и магнитная левитация

На картинке изображена левитация постоянного магнита из неодима над охлажденным до сверхпроводящего состояния высокотемпературным сверхпроводником — оксидом иттрия-бария-меди...

Почему для проводов используют медь и алюминий?

Медный провод начали использовать еще в начале девятнадцатого века в качестве проводника электричества, когда электромагнит и телеграф были только-только изобретены. Медь и алюминий, благодаря своему
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Замечательная история о том, почему наследник британского престола носит титул принца Уэльского5 ситуаций, когда кнопочный телефон лучше смартфонаКакое самое плохое решение в истории было принято человеком?Сколько всего опасных динозавров жило на Земле за всю историю?В Австралии найдена самая тяжелая бабочка с огромными крыльямиОбезьяньему эмбриону добавили человеческогоКаким будет Колизей после реставрации?Полеты по городу на ховерборде стали реальностью