（來(lái)源：麻省理工科技評(píng)論）

在美國(guó)密歇根州上半島的一片松林中，全美唯一仍在運(yùn)營(yíng)的鎳礦已步入開(kāi)采末期。車企正急需鎳金屬用于生產(chǎn)電動(dòng)汽車電池，而鷹礦的鎳礦石品位持續(xù)下降，其含量或?qū)⒑芸斓椭敛痪邆溟_(kāi)采價(jià)值的水平。

今年年初，該礦山的運(yùn)營(yíng)方啟動(dòng)了一項(xiàng)新工藝的測(cè)試，這項(xiàng)工藝能進(jìn)一步開(kāi)采出少量鎳金屬。礦山選礦廠近期安置了兩個(gè)集裝箱式裝置，美國(guó)生物創(chuàng)新初創(chuàng)企業(yè) Allonnia 研發(fā)的發(fā)酵培養(yǎng)液會(huì)在裝置中與鎳精礦混合，實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的捕捉與去除——該工藝讓低品位礦石的鎳金屬提取成為可能。

Allonnia 首席技術(shù)官肯特?索倫森（Kent Sorenson）表示，該方法能幫助企業(yè)繼續(xù)運(yùn)營(yíng)這類礦山，這類礦山和鷹礦一樣，已開(kāi)采完所有高品位礦石。他認(rèn)為，當(dāng)下唾手可得的辦法，就是繼續(xù)開(kāi)采現(xiàn)有的礦山。

高金屬消耗的數(shù)據(jù)中心、電動(dòng)汽車與可再生能源項(xiàng)目迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，市場(chǎng)對(duì)鎳、銅和稀土元素的需求也隨之快速攀升。采礦企業(yè)已開(kāi)采完所有優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源，這類金屬的開(kāi)采難度與成本因此持續(xù)增加。就像擠壓牙膏管尾部的傳統(tǒng)做法一樣，Allonnia 研發(fā)的發(fā)酵培養(yǎng)液只是生物技術(shù)的應(yīng)用形式之一，生物技術(shù)能助力采礦企業(yè)從老舊礦山、低品位礦石和各類礦渣中開(kāi)采出更多金屬。

數(shù)十年來(lái)，采礦行業(yè)一直有意識(shí)地在銅礦石中接種微生物。在現(xiàn)有的銅礦石生物浸出開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)，采礦人員會(huì)將破碎后的銅礦石堆成礦堆，并向其中加入硫酸。嗜酸氧化亞鐵硫桿菌這類嗜酸細(xì)菌會(huì)在礦堆中大量繁殖，其產(chǎn)生的一種化學(xué)物質(zhì)會(huì)破壞硫原子與銅原子間的結(jié)合鍵，實(shí)現(xiàn)銅金屬的分離提取。

截至目前，采礦人員能采取的微生物促生手段十分有限，僅能維持礦堆的酸性環(huán)境并向其中鼓風(fēng)。初創(chuàng)企業(yè) Endolith 首席執(zhí)行官伊麗莎白?丹尼特（Elizabeth Dennett）表示，基因工具的成本不斷降低，讓主動(dòng)調(diào)控礦堆中的微生物群落成為可能。她稱，如今所使用的技術(shù)在數(shù)年前還未出現(xiàn)。

Endolith 會(huì)對(duì)礦堆中滲出的富銅液體進(jìn)行脫氧核糖核酸與核糖核酸片段分析，以此鑒定礦堆內(nèi)的微生物種類。結(jié)合一系列化學(xué)分析結(jié)果，企業(yè)能確定向礦堆中接種何種微生物，實(shí)現(xiàn)金屬提取效率的優(yōu)化。

Endolith 采用礦業(yè)企業(yè) BHP 的礦石開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，結(jié)果顯示其主動(dòng)調(diào)控微生物的技術(shù)效果優(yōu)于傳統(tǒng)的被動(dòng)生物浸出法。該企業(yè)在 11 月完成 1650 萬(wàn)美元融資，資金將用于推動(dòng)技術(shù)從丹佛的實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H運(yùn)營(yíng)礦山的礦堆。

盡管早期測(cè)試結(jié)果表現(xiàn)亮眼，但自上世紀(jì) 70 年代起就投身金屬生物浸出系統(tǒng)研究的工程師科雷爾?布萊利（Corale Brierley）仍提出了質(zhì)疑，她不確定 Endolith 這類向礦石中人工接種微生物的企業(yè)，能否將相關(guān)工藝成功落地至商業(yè)規(guī)?；a(chǎn)。布萊利提出，企業(yè)該如何保證這些人工接種的微生物能在礦堆中順利繁殖。

清潔技術(shù)集團(tuán) Cleantech Group 專注于采礦技術(shù)領(lǐng)域的分析師戴安娜?拉斯納（Diana Rasner）表示，大型采礦企業(yè)的生產(chǎn)流程已實(shí)現(xiàn)全環(huán)節(jié)精細(xì)化優(yōu)化，想要說(shuō)服這類企業(yè)采用新技術(shù)并非易事。

她稱，這類企業(yè)深諳行業(yè)規(guī)律，十分清楚技術(shù)規(guī)?；涞厮璧母黜?xiàng)條件。他們既可能成為新技術(shù)最堅(jiān)定的支持者，也會(huì)是最嚴(yán)苛的質(zhì)疑者。

拉斯納指出，除技術(shù)層面的挑戰(zhàn)外，獲得風(fēng)險(xiǎn)投資支持的生物技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)還難以滿足投資方對(duì)快速回報(bào)的需求。采礦企業(yè)在采用新工藝前需要大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)的收集往往需要耗時(shí)數(shù)年的測(cè)試。拉斯納稱，這和軟件開(kāi)發(fā)行業(yè)的邏輯完全不同。

礦業(yè)巨頭力拓 Rio Tinto 的子公司 Nuton 就是典型案例。該企業(yè)數(shù)十年來(lái)一直研發(fā)銅礦石生物浸出工藝，這項(xiàng)工藝會(huì)混合使用多種古菌和細(xì)菌菌株，并添加部分化學(xué)助劑。直到去年年底，該企業(yè)才在亞利桑那州的一座礦山開(kāi)展了這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)地演示。

Endolith 與 Nuton 均采用天然存在的微生物開(kāi)展采礦作業(yè)，而初創(chuàng)企業(yè) 1849 計(jì)劃通過(guò)基因工程改造微生物，實(shí)現(xiàn)技術(shù)效果的大幅提升。

1849 首席執(zhí)行官賈伊?帕德馬庫(kù)馬爾（Jai Padmakumar）表示，企業(yè)可以沿用采礦行業(yè)的傳統(tǒng)做法，也可以放手一搏開(kāi)展微生物的基因工程改造。一旦改造成功，就能取得突破性的成果。

基因工程技術(shù)能讓 1849 根據(jù)客戶面臨的具體開(kāi)采難題，定制化改造微生物?？的螤柎髮W(xué)研究采礦領(lǐng)域生物技術(shù)應(yīng)用的微生物學(xué)家巴茲?巴斯托（Buz Barstow）對(duì)此發(fā)出提醒，人工基因改造的微生物，其繁殖難度也可能隨之增加。

其他企業(yè)則選擇使用微生物發(fā)酵產(chǎn)物而非活體微生物的方式，規(guī)避這一利弊權(quán)衡的問(wèn)題。阿爾塔資源技術(shù)公司 Alta Resource Technologies 在 12 月完成 2800 萬(wàn)美元融資，該企業(yè)正通過(guò)基因工程改造微生物，使其能產(chǎn)生可提取并分離稀土元素的特異性蛋白質(zhì)?？偛课挥诩~約州伊薩卡市的初創(chuàng)企業(yè) REEgen 也采取了類似思路，該企業(yè)利用基因工程改造的氧化葡萄糖酸桿菌 Gluconobacter oxydans 所產(chǎn)生的有機(jī)酸，從礦石以及金屬回收爐渣、粉煤灰、廢舊電子器件等廢料中提取稀土元素。該企業(yè)首席執(zhí)行官艾麗克莎?施米茨（Alexa Schmitz）是巴斯托實(shí)驗(yàn)室的校友，她稱，微生物就是這場(chǎng)生產(chǎn)中的核心制造載體。

巴斯托表示，這批新一代生物技術(shù)若想緩解市場(chǎng)對(duì)金屬資源不斷增長(zhǎng)的需求，其應(yīng)用范圍就必須突破銅、金等傳統(tǒng)品類。2024 年，他啟動(dòng)了一項(xiàng)基因圖譜繪制項(xiàng)目，旨在篩選出能用于提取和分離更多種類金屬的基因。他認(rèn)為，盡管前路仍有諸多挑戰(zhàn)，但生物技術(shù)具備重塑采礦行業(yè)的潛力，就像水力壓裂法徹底改變了天然氣開(kāi)采行業(yè)那樣。他稱，生物采礦是一個(gè)市場(chǎng)需求足夠龐大的領(lǐng)域。

該領(lǐng)域當(dāng)下的核心挑戰(zhàn)，是加快技術(shù)落地速度，以匹配持續(xù)增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。

https://www.technologyreview.com/2026/02/03/1132047/microbes-extract-metal-cleantech/