भविष्य के तत्वों को बायोमिन करना

फ़ाइल 20180124 72597 1twk9y1.png? Ixlib = rb 1.1 जॉय किबर / पिक्सेल, सीसी द्वारा एसए

बायोमिनिंग विज्ञान कथा द्वारा वादा की गई तकनीक का एक प्रकार है: सूक्ष्मजीवों से भरा एक विशाल टैंक जो अयस्क, पुराने मोबाइल फोन और हार्ड ड्राइव से धातु प्राप्त करता है।

यह भविष्यवादी लगता है, लेकिन वर्तमान में इसका उपयोग दुनिया के सोने के लगभग 5% का उत्पादन करने के लिए किया जाता है दुनिया के तांबे का 20%। इसका उपयोग कुछ हद तक निकल, जस्ता, कोबाल्ट और दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को निकालने के लिए भी किया जाता है। लेकिन शायद यह सबसे रोमांचक क्षमता है दुर्लभ पृथ्वी तत्व निकाल रहे हैं, जो मोबाइल फोन से अक्षय ऊर्जा प्रौद्योगिकी तक हर चीज में महत्वपूर्ण हैं।

मैरी कैथलीन खदान, उत्तर-पश्चिमी क्वींसलैंड में एक थका हुआ यूरेनियम खदान है, जिसमें दुर्लभ पृथ्वी तत्वों में अनुमानित $ 4 बिलियन है। बायोमिनिंग इसे बाहर निकालने के लिए एक लागत प्रभावी और पर्यावरण के अनुकूल विकल्प प्रदान करता है।

बायोमिनिंग इतना बहुमुखी है कि इसका उपयोग अन्य ग्रह निकायों पर किया जा सकता है। बायोलॉजिकिंग की पढ़ाई अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर दिखाया गया है कि पृथ्वी पर अत्यधिक वातावरण से सूक्ष्मजीवों को अंतरिक्ष से ठंड, गर्मी, विकिरण और वैक्यूम के संपर्क में आने से चट्टानों से कई महत्वपूर्ण खनिज और धातु प्राप्त हो सकते हैं।

कुछ वैज्ञानिक भी मानते हैं हम जैव-प्रौद्योगिकी की मदद के बिना अन्य ग्रहों का उपनिवेश नहीं कर सकते।

यह कैसे काम करता है?

जलवायु टैंकों में माइक्रोग्रैम्स किसी भी स्रोत सामग्री से खनिजों तक पहुंचते हैं। प्रशांत नॉर्थवेस्ट राष्ट्रीय प्रयोगशाला के सौजन्य से।

बायोमिनिंग बड़े, बंद, हड़कंप मचने वाले रिएक्टर (बायोरिएक्टर) के भीतर होता है। इन उपकरणों में आम तौर पर पानी, सूक्ष्मजीव (बैक्टीरिया, आर्किया या कवक), अयस्क सामग्री और रोगाणुओं के लिए ऊर्जा का एक स्रोत होता है।

आवश्यक ऊर्जा का स्रोत नौकरी के लिए आवश्यक विशिष्ट माइक्रोब पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, सोना और तांबा जैविक रूप से सल्फाइड और लौह के ऑक्सीकरण के माध्यम से अकार्बनिक स्रोतों से ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं कि सूक्ष्मजीवों का उपयोग कर सल्फाइड अयस्कों से "लीच" किया जाता है।

हालांकि, दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके गैर-सल्फिडिक अयस्कों से बायोलिच किया जाता है, जिनके लिए एक कार्बनिक कार्बन स्रोत की आवश्यकता होती है, क्योंकि इन अयस्कों में एक उपयोगी ऊर्जा स्रोत नहीं होता है। इस मामले में, शर्करा को रोगाणुओं को बढ़ने की अनुमति देने के लिए जोड़ा जाता है।

सभी जीवित जीवों को बुनियादी एंजाइम प्रतिक्रियाओं को पूरा करने के लिए धातुओं की आवश्यकता होती है। मनुष्य अपने भोजन में ट्रेस सांद्रता से अपनी धातु प्राप्त करता है। हालाँकि, सूक्ष्मजीव अपने वातावरण में खनिजों से विघटित होकर धातु प्राप्त करते हैं। वे कार्बनिक अम्ल और धातु-बाध्यकारी यौगिकों का उत्पादन करके ऐसा करते हैं। वैज्ञानिक इन लक्षणों का अयस्कों के साथ घोल में सूक्ष्मजीवों का मिश्रण करके और धातु को इकट्ठा करके उसका दोहन करते हैं क्योंकि यह शीर्ष पर तैरता है।

तापमान, शक्कर, वह दर जिस पर टैंक में हलचल होती है, अम्लता, कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन का स्तर सभी को निगरानी रखने की आवश्यकता होती है और इष्टतम काम करने की स्थिति प्रदान करने के लिए ठीक-ठीक ट्यून किया जाता है।

बायोमिनिंग के लाभ

पारंपरिक खनन विधियों में कठोर रसायनों, बहुत सारी ऊर्जा की आवश्यकता होती है और कई प्रदूषकों का उत्पादन होता है। इसके विपरीत, बायोमिनिंग कम ऊर्जा का उपयोग करता है और कुछ सूक्ष्म जैविक उत्पादों जैसे जैविक एसिड और गैसों का उत्पादन करता है।

क्योंकि यह सस्ता और सरल है, बायोमिनिंग धातुओं के निम्न ग्रेड स्रोतों (जैसे कि मेरा टेलिंग) का प्रभावी ढंग से शोषण कर सकता है जो अन्यथा पारंपरिक तरीकों का उपयोग करके अनौपचारिक होगा।

फिनलैंड, चिली और युगांडा जैसे देशों की बायोमाइनिंग की ओर रुख हो रहा है। चिली ने अपने तांबे के समृद्ध अयस्कों को समाप्त कर दिया है और अब बायोमिनिंग का उपयोग करता है, जबकि युगांडा एक दशक से अधिक समय से कॉपर माइन टेलिंग से कोबाल्ट निकाल रहा है।

हमें दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की आवश्यकता क्यों है?

दुर्लभ पृथ्वी तत्वों में आवर्त सारणी के नीचे, प्लस स्कैंडियम और yttrium के पास 15 लैंथेनाइड्स का समूह शामिल है। वे केवल सभी इलेक्ट्रॉनिक्स के बारे में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं और इलेक्ट्रिक वाहन और अक्षय ऊर्जा उद्योगों द्वारा तेजी से मांग की जाती है।

इन तत्वों के अद्वितीय परमाणु गुण उन्हें मैग्नेट और फॉस्फोर के रूप में उपयोगी बनाते हैं। वे बिजली के वाहनों, पवन टर्बाइन, हार्ड डिस्क ड्राइव, चिकित्सा उपकरण और ऊर्जा दक्षता प्रकाश में फास्फोरस के रूप में और मोबाइल फोन, टीवी और लैपटॉप के एलईडी में मजबूत हल्के मैग्नेट के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

उनके नाम के बावजूद, दुर्लभ पृथ्वी तत्व दुर्लभ नहीं हैं और कुछ वास्तव में पृथ्वी की पपड़ी में तांबा, निकल और सीसे से अधिक प्रचुर मात्रा में हैं। हालांकि, इन प्राथमिक धातुओं के विपरीत जो अयस्कों का निर्माण करते हैं (एक प्राकृतिक रूप से होने वाला खनिज या चट्टान जिसमें से एक उपयोगी पदार्थ आसानी से निकाला जा सकता है), दुर्लभ पृथ्वी तत्व व्यापक रूप से बिखरे हुए हैं। इस प्रकार आर्थिक रूप से संभव होने के लिए उन्हें प्राथमिक धातुओं जैसे लोहे और तांबे के साथ माध्यमिक उत्पादों के रूप में खनन किया जाता है।

दुनिया के 90% से अधिक दुर्लभ पृथ्वी तत्व चीन से आते हैं जहां उत्पादन एकाधिकार, व्यापार प्रतिबंध और अवैध खनन के कारण कीमतें हैं नाटकीय रूप से उतार-चढ़ाव पिछले कुछ वर्षों में।

जलवायु अधिकांश अक्षय ऊर्जा प्रौद्योगिकियां दुर्लभ पृथ्वी धातुओं पर निर्भर करती हैं। Pixabay

से रिपोर्ट अमेरिका के ऊर्जा विभाग, यूरोपीय संघ, और अमेरिकी खुफिया आयोग कई दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को महत्वपूर्ण सामग्रियों के रूप में लेबल किया गया है, जो स्वच्छ ऊर्जा, उच्च आपूर्ति जोखिम और विकल्प की कमी के महत्व पर आधारित हैं।

ये रिपोर्ट वैकल्पिक खनन विधियों जैसे संभावित शमन की रणनीति के रूप में अनुसंधान और विकास को प्रोत्साहित करती हैं।

इन कॉलों को देखते हुए, प्रयोगशालाओं में कर्टिन, तथा बर्कले विश्वविद्यालयों ने आम दुर्लभ-पृथ्वी-तत्व-असर खनिजों को भंग करने के लिए सूक्ष्मजीवों का उपयोग किया है। इन पायलट पैमाने के अध्ययनों ने आशाजनक परिणाम दिखाए हैं, जिनमें निष्कर्षण दर पारंपरिक खनन विधियों के करीब बढ़ रही है।

क्योंकि अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक्स में एक बहुत ही कम जीवनकाल और खराब पुनरावर्तन है, प्रयोगशालाएं "शहरी" बायोमिनिंग के साथ प्रयोग कर रही हैं। उदाहरण के लिए, bioleaching अध्ययन में सफलता देखी गई है फॉस्फोर पाउडर से दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को निकालना फ्लोरोसेंट ग्लोब, और सूक्ष्मजीवों का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक कचरे जैसे दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को रीसायकल करने के लिए किया जाता है हार्ड ड्राइव मैग्नेट.

हमारी तकनीक के भविष्य के लिए दुर्लभ पृथ्वी तत्व महत्वपूर्ण हैं। बायोमिनिंग इन मूल्यवान संसाधनों को एक तरह से प्राप्त करने का एक तरीका प्रदान करता है जो पर्यावरणीय रूप से टिकाऊ और आर्थिक रूप से व्यवहार्य है।

के बारे में लेखक

मार्कोस वॉट्सिनो, पीएचडी उम्मीदवार, जियोम्ब्रोबायोलॉजी, यूनिवर्सिटी ऑफ मेलबॉर्न

यह आलेख मूलतः पर प्रकाशित हुआ था वार्तालाप। को पढ़िए मूल लेख.

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