استخدام البكتيريا لاستخراج الليثيوم والكوبالت والمنجنيز والمعادن الأخرى من البطاريات القديمة والمعدات الإلكترونية المهملة

لقد شكل العلماء تحالفا جديدا غير عادي في مكافحتهم لتغير المناخ، فهم يستخدمون البكتيريا لمساعدتهم في استخراج المعادن النادرة الحيوية في تطوير التكنولوجيا الخضراء.

وبدون مساعدة هذه الميكروبات، قد نفد مخزوننا من المواد الخام اللازمة لبناء التوربينات والسيارات الكهربائية والألواح الشمسية، كما يقولون.

ويقود هذا العمل علماء من جامعة إدنبرة ويهدف إلى استخدام البكتيريا القادرة على استخراج الليثيوم والكوبالت والمنجنيز والمعادن الأخرى من البطاريات القديمة والمعدات الإلكترونية المهملة.

وتعتبر هذه المعادن النادرة والمكلفة ضرورية لصنع السيارات الكهربائية وغيرها من الأجهزة التي تعتمد عليها أجهزة التكنولوجيا الخضراء، وهي النقطة التي أكدت عليها البروفيسور لويز هورسفول، رئيسة قسم التكنولوجيا الحيوية المستدامة في إدنبرة.

وقال هورسفول: “إذا كنا سننهي اعتمادنا على البتروكيماويات ونعتمد على الكهرباء في التدفئة والنقل والطاقة، فسنصبح أكثر اعتمادًا على المعادن، كل تلك الألواح الشمسية والطائرات بدون طيار وآلات الطباعة ثلاثية الأبعاد وخلايا الوقود الهيدروجينية وطواحين الهواء ومحركات السيارات الكهربائية تتطلب معادن – كثير منها نادر – وهي أساسية لتشغيلها”.

ويحذر العلماء من أن السياسة تشكل مشكلة أيضًا. فالصين لا تسيطر فقط على الإمدادات الرئيسية من العناصر الأرضية النادرة، بل تهيمن أيضًا على معالجتها. ويقول هورسفول: “للتغلب على هذه المشاكل، نحتاج إلى تطوير اقتصاد دائري حيث نعيد استخدام هذه المعادن أينما أمكن، وإلا فسوف ننفد المواد بسرعة كبيرة. لا يوجد سوى كمية محدودة من هذه المعادن على الأرض ولم يعد بإمكاننا تحمل التخلص منها كنفايات كما نفعل الآن، نحن بحاجة إلى تقنيات إعادة تدوير جديدة إذا أردنا أن نفعل شيئًا بشأن الانحباس الحراري العالمي”.

مفتاح إعادة التدوير

ويقول هورسفول إن مفتاح إعادة التدوير هذه كان الميكروب، “البكتيريا هي أشياء صغيرة رائعة ومجنونة يمكنها تنفيذ بعض العمليات الغريبة والرائعة. يمكن لبعض البكتيريا على سبيل المثال تصنيع جسيمات نانوية من المعادن. نعتقد أنها تفعل ذلك كعملية إزالة السموم في الأساس، تتشبث بذرات المعادن ثم تبصقها كجسيمات نانوية حتى لا تتسمم بها”.

وباستخدام مثل هذه السلالات من البكتيريا، تمكنت هورسفول وفريقها الآن من أخذ النفايات من البطاريات الإلكترونية والسيارات، وإذابتها ثم استخدام البكتيريا للتشبث بمعادن معينة في النفايات وترسيبها على شكل مواد كيميائية صلبة. وتقول هورسفول: “لقد فعلنا ذلك أولاً باستخدام المنجنيز. ثم فعلنا ذلك باستخدام النيكل والليثيوم. ثم استخدمنا سلالة مختلفة من البكتيريا وتمكنا من استخراج الكوبالت والنيكل”.

 بكتيريا طبيعية

والأمر الحاسم هنا هو أن سلالات البكتيريا المستخدمة في استخراج هذه المعادن كانت طبيعية، وفي المستقبل، تخطط هورسفول وفريقها لاستخدام نسخ معدلة جينيا لتعزيز إنتاجهم من المعادن، “على سبيل المثال، نحتاج إلى أن نكون قادرين على استخراج الكوبالت والنيكل بشكل منفصل، وهو ما لا نستطيع القيام به في الوقت الحاضر”.

وسوف يتلخص الجزء التالي من العملية في إثبات أن هذه المعادن، بمجرد إزالتها من النفايات الإلكترونية القديمة، يمكن استخدامها كمكونات للبطاريات أو الأجهزة الجديدة، “ثم سنعرف ما إذا كنا نساعد في تطوير اقتصاد دائري للتعامل مع التقنيات الخضراء. وقد نصت التشريعات الجديدة على أنه بحلول العقد المقبل، سيتعين استخدام المعادن المعاد تدويرها بمستويات كبيرة لتصنيع أجهزة التكنولوجيا الخضراء الجديدة، وسوف يكون تحقيق هذه الأهداف صعبا، وستكون البكتيريا حيوية في تحقيقها”.