Polscy naukowcy z Warszawy i Wrocławia pracują nad pozyskiwaniem minerałów z regolitu księżycowego i marsjańskiego. Do ich odzysku chcą wykorzystać mikroglony i bakterie. Pierwsze wyniki badań są obiecujące. Udało się już odzyskać lit, kadm, miedź i nikiel.
Grupa polskich naukowców: dr inż. Weronika Urbańska z Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej, Ewa Borowska, doktorantka w Kolegium Międzywydziałowych Indywidualnych Studiów Matematyczno-Przyrodniczych na Uniwersytecie Warszawskim, dr Jakub Ciążela z Instytutu Nauk Geologicznych PAN oraz dr hab. Anna Potysz z Uniwersytetu Wrocławskiego opracowała metodę biologicznego odzyskiwania metali z regolitu księżycowego i marsjańskiego. Chcą wykorzystać do tego mikroorganizmy ekstremofilne, takie jak mikroglony wulkaniczne, bakterie czy grzyby.
Pomysł na wspólne badania zrodził się 2,5 roku temu, kiedy to dr inż. Weronika Urbańska i Ewa Borowska połączyły siły, by przy pomocy mikroorganizmów ekstremofilnych, czyli tolerujących skrajne warunki środowiskowe, odzyskiwać metale krytyczne z różnych odpadów polimetalicznych.
Wykorzystujemy do tego kilka szczepów mikroglonów z terenów wulkanicznych, gdzie panuje wysokie stężenie metali ciężkich, dwutlenku węgla i siarkowodoru. Żyjące w takim środowisku mikroglony mają naturalne predyspozycje do przystosowania się do trudnych warunków, a dodatkowo ich unikalna budowa sprawia, że mogą ekstrahować metale ciężkie bardzo efektywnie – wyjaśnia Ewa Borowska.
Pierwsze wyniki badań nad odzyskiem metali z odpadów baterii były bardzo obiecujące. Badaczki pomyślały, a co gdyby wykorzystać je także poza Ziemią?
Aktualnie powstają już plany założenia baz czy kolonii na Księżycu lub Marsie. Do ich budowy trzeba będzie jednak wykorzystać surowce znajdujące się na miejscu, gdyż ich transport z Ziemi byłby bardzo kosztowny. Najlepiej będzie wykorzystać regolit, który znajduje się na Księżycu i Marsie. Jest to zwietrzała, luźna skała pokrywająca Ziemię oraz inne skaliste planety i księżyce. Powstaje, gdy skała zostaje poddana długotrwałym procesom fizycznym i chemicznym. Księżyc jest np. pokryty kilkumetrową warstwą drobnego regolitu, którego źródłem są odłamki skał powstałe m.in. w czasie uderzeń meteorytów. Z kolei na Marsie warstwa regolitu jest stosunkowo cienka i w większości ma skład bazaltu. Regolit księżycowy i marsjański różnią się oczywiście składem, ale mają wspólną cechę – z obu można odzyskać pierwiastki metali krytycznych.
Badania wstępne były już prezentowane na konferencji Goldschmidt 2022. To najważniejsza coroczna, międzynarodowa konferencja poświęcona geochemii i tematom pokrewnym, organizowana przez Europejskie Stowarzyszenie Geochemii i Towarzystwo Geochemiczne. Teraz zespół pracuje nad publikacjami naukowymi, gdzie będzie można przeczytać o szczegółach eksperymentów.
Za wykorzystaniem mikroglonów i bakterii w misjach kosmicznych przemawia również łatwość transportu. Do rozpoczęcia całego procesu wystarczy już niewielka ich ilość. Ma to ogromne znacznie w wypadku ładunków wynoszonych na pokładach rakiet kosmicznych.
Opracowane przez zespół rozwiązanie zakłada jednoczesne wykorzystanie bakterii i mikroglonów. W pierwszym etapie bakterie ekstrahują częściowo pierwiastki metali, a w kolejnej fazie w ten proces angażowane są mikroglony. Z powstałej w ten sposób biomasy naukowcy są w stanie odzyskać potrzebne surowce, np. lit, kobalt, a także miedź i nikiel, które ostatnio zostały wpisane na listę surowców krytycznych. W przyszłości naukowcu chcieliby rozszerzyć badania również o metale ziem rzadkich.
Wstępne badania prowadzone były najpierw na proszku bateryjnym (obecnie są optymalizowane w grancie dr inż. Weroniki Urbańskiej), a następnie na symulantach regolitu księżycowego i marsjańskiego. Co ważne, naukowcom udało się także opracować rozwiązanie, które pozwala na rozrost glonów i bakterii przy minimalnym wykorzystaniu wody. Bazowano na naturalnych procesach geomikrobiologicznych, w których uczestniczą zarówno bakterie, jak i glony zastosowane przez naukowców.
Badania nad mikroglonami, które były wykorzystane w odzysku metali, zostały już zauważone – założony przez Ewę Borowską startup Extremo Technologies, otrzymał grant na kolejny pomysł z zastosowaniem tych mikroorganizmów w nowym produkcie firmy z Europejskiej Agencji Kosmicznej w ramach programu ESA Business Incubation Centrer Poland (ESA BIC), należącego do największej sieci inkubatorów kosmicznych w Europie.
Źródło: Politechnika Wrocławska
Oprac. Paweł Z. Grochowalski
