Проект «Инноваторы» выходит при поддержке ООО «Омсктехуглерод», высокотехнологичного предприятия, имеющего свой научно-технический центр и понимающего важность продвижения молодых ученых, исследователей и разработчиков.
последние годы все чаще поднимается тема исчерпаемости полезных ископаемых, в частности металлов. Оценки даются разные, но идея одна – в текущем столетии разведанные запасы ископаемых металлов на Земле закончатся. Один из вариантов выхода из ситуации предлагает кандидат биологических наук, доцент кафедры «Биотехнология, технология общественного питания и товароведение» ОмГТУ Светлана ЧАЧИНА. О выщелачивании металлов из отработанной породы, золошлаковых отходов, а также о микроорганизмах, участвующих в этом процессе, ее расспросила обозреватель еженедельника «Коммерческие Вести» Анастасия ИЛЬЧЕНКО.
– Светлана Борисовна, вы создаете биопрепараты для добычи железа из отработанной породы. Как появилась идея?
– В 2018 году, когда я получала очередное высшее образование по биотехнологии в Санкт-Петербургском государственном техническом университете, узнала о программе Правительства России по развитию биовыщелачивания металлов из руды. Проблема стоит очень остро. Дело в том, что на Земле разведанных запасов железа осталось на 40 лет добычи, золота – на 11-12, меди и марганца – на 30 лет. А вот пустой породы, которая практически никак не используется, в мире колоссальное количество, и в России в том числе. Добыча металлов из руды с применением классических способов сегодня становится экономически не выгодной плюс страдает экология, ведь в ходе этого процесса получается много токсичных отходов. Химический метод кислотного выщелачивания – аффинаж – опасен для окружающей среды и человека, т. к. выделяются пары азотной и соляной кислот. И ученые призывают добывать металлы с помощью биологического метода выщелачивания металлов, который является экологичным, экономически эффективным, не требует транспортировки руды – проводится на месте добычи.
– Что собой представляет биологический метод выщелачивания?
– Впервые получение металлов из породы применили еще в 1556 году в Испании. Людей, которые использовали этот метод, называли алхимиками – они получали золото и медь. Про бактерии тогда, конечно, не знали. Бактериальное выщелачивание металлов (биомайнинг) представляет собой процесс извлечения металлов из руды с помощью микроорганизмов – бактерий, которые окисляют металлсодержащие минералы в присутствии кислорода и воды. Когда я решила заняться этой темой, то в первую очередь заглянула во Всероссийскую коллекцию промышленных микроорганизмов. Но не нашла там штаммов, способных выщелачивать металлы, – ни ацетобактера, ни других. И собрала их сама. Затем мы разработали кислые среды для выщелачивания. В итоге мы выделили 7 штаммов микроорганизмов, способных биовыщелачивать железо, марганец, медь из пустой породы. Идентифицировали их, провели анализ ДНК. На то, чтобы создать среду и выделить бактерии, ушло 5 лет. Правда, параллельно я занималась и преподаванием, и еще несколькими темами, успела написать докторскую диссертацию. Скоро защита.
– Какую породу вы используете?
– Разную. У меня сейчас сотня колб стоит на шейкерах. Есть ферромарганцевый сплав из Казахстана, есть минералы с маркетплейсов – магнетиты, апатиты и т.д. С их получением, к сожалению, были проблемы. Мне звонил директор одного из горно-обогатительных комбинатов, просил прислать разработанную нами технологию. Но когда я попросила у него горсточку пустой породы, отказал.
– Как выглядит процесс исследования?
– Я добавляю в каждую пробирку с рудой и кислой средой один штамм бактерий, оставляю на 2-3 недели, а потом мы со студентами на лабораторных работах смотрим, какой организм больше выделил железа, какой меди, марганца. По золоту пока только один штамм показал интересный результат. Запускаем бактерии по очереди, например, сначала ту, которая выщелачивает железо, потом другую, выделяющую медь, и т. д. В принципе бактерии способны выщелачивать разные минералы, но с разной эффективностью.
– Как вы понимаете, что из породы выделился весь содержащийся металл, а не половина?
– Для этого провожу несколько серий опытов. Месяц выщелачиваю – сливаю, осаждаю, снова заливаю породу кислой средой с бактериями и жду. И так пока жидкость не станет пустой и из породы перестанет выделяться металл. Эксперимент в самом разгаре, сколько на него уйдет месяцев, я не знаю. Пока выщелачиваю пустую породу, но, думаю, в наших золоотвалах тоже содержится много железа, которое можно получать этим же методом. Планирую подтвердить свою гипотезу, сейчас нужна зола.
– Как будет выглядеть процесс в промышленных масштабах?
– Изначально я ставила задачу – выщелачивать металлы из обедненных металлических руд и отходов металлургической промышленности. Это технология кучного выщелачивания. Вырывается котлован, бетонируется, устанавливается дренаж, сверху пирамидой насыпается мелко измельченная порода. На нее через трубки подается раствор кислоты и бактерий – что-то вроде капельного полива на даче. Он и выщелачивает породу. Из нее в дренаж вытекает коллоидная жидкость с содержанием железа.
– Такая промышленная технология уже используется где-то?
– Да, в Чили, Африке, Австралии она применяется. Кстати, использование одной только кислоты не позволит выделить много металла, гораздо эффективнее она в совокупности с бактериями. А им как раз нужна кислая среда, в которой они выделяют нужные ферменты. Эти бактерии не опасны для окружающей среды, даже если попадут в организм человека, вреда не будет.
– Откуда берутся такие микроорганизмы?
– В естественных условиях они живут в почве, воде. Интересно, что эти бактерии покрыты своеобразной капсулой, в которую складывают минералы про запас. Когда начинают задыхаться, вылезают из капсул, а те падают на дно. Так и получаются залежи железа. Но для продуктивной деятельности бактериям нужна температура не ниже +15 градусов.
– Капсулы?
– Они очень мелкие. Мы глазом видим просто раствор, например, голубого или ярко-красного цвета (при содержании железа). В него добавляем соли, чтобы железо осело на дно. В идеале, конечно, использовать электролиз, но это очень дорогое удовольствие. Моя задача – посмотреть, насколько эффективны штаммы для выщелачивания тех или иных металлов.
– Какой экономический эффект вы прогнозируете?
– Благодаря использованию бактерий мы увеличим извлечение металлической руды из породы до 90%. В зарубежных странах такая добыча дает в месяц до 50 тонн меди! Поскольку у нас запасы близятся к концу, не время думать, выгодно это экономически или нет. Сейчас уже стоит позаботиться о детях и внуках, которые тоже хотят работать на компьютерах, передвигаться на автомобилях.
– Технологию для промышленного выщелачивания вы создаете для конкретного предприятия?
– Нет. Многие спрашивают: как вы будете свою технологию внедрять. Никак. У меня же завода нет. Я разрабатываю, патентую. Патент покупает компания, у которой уже есть оборудование для производства микробиологических препаратов. Она изготавливает их, фасует, зарабатывает на этом. А мне плюсик в карму (улыбается).
– Кто-то уже интересовался?
– Китайцы хотят сотрудничать. У меня вышла статья на английском языке, где были указаны мои координаты. И неделю назад они написали, что предлагают совместный грант по биовыщелачиванию металлов из сотовых телефонов и электронных плат. Это направление их больше интересует. Существует российско-китайская программа, где ученые двух стран вместе трудятся. Я отправила им результаты работы.
– Вы уже готовите патент на технологию?
– Это сложная история. На данный момент у меня поданы заявки на пять патентов по разным темам. Чтобы отправить один, нужно 20 тыс. рублей. На первом этапе все проходит нормально, а потом начинают задавать вопросы, и идет бесконечная переписка. Сейчас патентовать самостоятельно очень сложно.
– Вы упомянули, что у вас шесть высших образований. Как это возможно?
– Сейчас получаю седьмое. Дело в том, что в нашем вузе нужно постоянно проходить переподготовку. И я вместо курсов в европейской части России получаю дополнительное профессиональное образование в омских вузах, в частности, у меня есть дипломы бухгалтера, учителя английского языка, переводчика. Первое образование я получила в ОмГПУ – учителя биологии и экологии, а сейчас учусь в ОмГТУ на клинического психолога.
Биография
Светлана Борисовна ЧАЧИНА
Кандидат биологических наук, доцент кафедры «Биотехнология, технология общественного питания и товароведение» ОмГТУ
Светлана Борисовна ЧАЧИНА родилась 10 ноября 1975 года в Омске. В 2000 году окончила ОмГПУ по специальности «Учитель биологии и экологии». В 2005 году в Государственном образовательном центре «Ориентир» получила специальность «Бухгалтер», в 2013 году в ОмГПУ – «Учитель английского языка», в 2017 году «Биотехнолог» в Санкт-Петербургском государственном техническом университете, в 2016 году – в ОмГТУ «Переводчик», в данный момент получает в ОмГТУ специальность «Клинический психолог». В 2004 году получила степень кандидата биологических наук. С 2004 года работает в ОмГТУ – доцент кафедры «Биотехнология, технология общественного питания и товароведение» ОмГТУ.
Проект «Инноваторы» выходит при поддержке ООО «Омсктехуглерод».
® РЕКЛАМА
ООО «Омсктехуглерод»,
ИНН 5506066492
Фото Максима КАРМАЕВА
