面對礦業資源枯竭，美國數家企業嘗試從微生物中提取金屬

（來源：麻省理工科技評論）

在美國密歇根州上半島的一片松林中，全美唯一仍在運營的鎳礦已步入開采末期。車企正急需鎳金屬用于生產電動汽車電池，而鷹礦的鎳礦石品位持續下降，其含量或將很快低至不具備開采價值的水平。

今年年初，該礦山的運營方啟動了一項新工藝的測試，這項工藝能進一步開采出少量鎳金屬。礦山選礦廠近期安置了兩個集裝箱式裝置，美國生物創新初創企業 Allonnia 研發的發酵培養液會在裝置中與鎳精礦混合，實現雜質的捕捉與去除——該工藝讓低品位礦石的鎳金屬提取成為可能。

Allonnia 首席技術官肯特?索倫森（Kent Sorenson）表示，該方法能幫助企業繼續運營這類礦山，這類礦山和鷹礦一樣，已開采完所有高品位礦石。他認為，當下唾手可得的辦法，就是繼續開采現有的礦山。

高金屬消耗的數據中心、電動汽車與可再生能源項目迎來爆發式增長，市場對鎳、銅和稀土元素的需求也隨之快速攀升。采礦企業已開采完所有優質礦產資源，這類金屬的開采難度與成本因此持續增加。就像擠壓牙膏管尾部的傳統做法一樣，Allonnia 研發的發酵培養液只是生物技術的應用形式之一，生物技術能助力采礦企業從老舊礦山、低品位礦石和各類礦渣中開采出更多金屬。

數十年來，采礦行業一直有意識地在銅礦石中接種微生物。在現有的銅礦石生物浸出開采現場，采礦人員會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菌會在礦堆中大量繁殖，其產生的一種化學物質會破壞硫原子與銅原子間的結合鍵，實現銅金屬的分離提取。

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境并向其中鼓風。初創企業 Endolith 首席執行官伊麗莎白?丹尼特（Elizabeth Dennett）表示，基因工具的成本不斷降低，讓主動調控礦堆中的微生物群落成為可能。她稱，如今所使用的技術在數年前還未出現。

Endolith 會對礦堆中滲出的富銅液體進行脫氧核糖核酸與核糖核酸片段分析，以此鑒定礦堆內的微生物種類。結合一系列化學分析結果，企業能確定向礦堆中接種何種微生物，實現金屬提取效率的優化。

Endolith 采用礦業企業 BHP 的礦石開展實驗室測試，結果顯示其主動調控微生物的技術效果優于傳統的被動生物浸出法。該企業在 11 月完成 1650 萬美元融資，資金將用于推動技術從丹佛的實驗室走向實際運營礦山的礦堆。

盡管早期測試結果表現亮眼，但自上世紀 70 年代起就投身金屬生物浸出系統研究的工程師科雷爾?布萊利（Corale Brierley）仍提出了質疑，她不確定 Endolith 這類向礦石中人工接種微生物的企業，能否將相關工藝成功落地至商業規模化生產。布萊利提出，企業該如何保證這些人工接種的微生物能在礦堆中順利繁殖。

清潔技術集團 Cleantech Group 專注于采礦技術領域的分析師戴安娜?拉斯納（Diana Rasner）表示，大型采礦企業的生產流程已實現全環節精細化優化，想要說服這類企業采用新技術并非易事。

她稱，這類企業深諳行業規律，十分清楚技術規模化落地所需的各項條件。他們既可能成為新技術最堅定的支持者，也會是最嚴苛的質疑者。

拉斯納指出，除技術層面的挑戰外，獲得風險投資支持的生物技術初創企業還難以滿足投資方對快速回報的需求。采礦企業在采用新工藝前需要大量的實測數據，而這些數據的收集往往需要耗時數年的測試。拉斯納稱，這和軟件開發行業的邏輯完全不同。

礦業巨頭力拓 Rio Tinto 的子公司 Nuton 就是典型案例。該企業數十年來一直研發銅礦石生物浸出工藝，這項工藝會混合使用多種古菌和細菌菌株，并添加部分化學助劑。直到去年年底，該企業才在亞利桑那州的一座礦山開展了這項技術的實地演示。

Endolith 與 Nuton 均采用天然存在的微生物開展采礦作業，而初創企業 1849 計劃通過基因工程改造微生物，實現技術效果的大幅提升。

1849 首席執行官賈伊?帕德馬庫馬爾（Jai Padmakumar）表示，企業可以沿用采礦行業的傳統做法，也可以放手一搏開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。

基因工程技術能讓 1849 根據客戶面臨的具體開采難題，定制化改造微生物。康奈爾大學研究采礦領域生物技術應用的微生物學家巴茲?巴斯托（Buz Barstow）對此發出提醒，人工基因改造的微生物，其繁殖難度也可能隨之增加。

其他企業則選擇使用微生物發酵產物而非活體微生物的方式，規避這一利弊權衡的問題。阿爾塔資源技術公司 Alta Resource Technologies 在 12 月完成 2800 萬美元融資，該企業正通過基因工程改造微生物，使其能產生可提取并分離稀土元素的特異性蛋白質。總部位于紐約州伊薩卡市的初創企業 REEgen 也采取了類似思路，該企業利用基因工程改造的氧化葡萄糖酸桿菌 Gluconobacter oxydans 所產生的有機酸，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。該企業首席執行官艾麗克莎?施米茨（Alexa Schmitz）是巴斯托實驗室的校友，她稱，微生物就是這場生產中的核心制造載體。

巴斯托表示，這批新一代生物技術若想緩解市場對金屬資源不斷增長的需求，其應用范圍就必須突破銅、金等傳統品類。2024 年，他啟動了一項基因圖譜繪制項目，旨在篩選出能用于提取和分離更多種類金屬的基因。他認為，盡管前路仍有諸多挑戰，但生物技術具備重塑采礦行業的潛力，就像水力壓裂法徹底改變了天然氣開采行業那樣。他稱，生物采礦是一個市場需求足夠龐大的領域。

該領域當下的核心挑戰，是加快技術落地速度，以匹配持續增長的市場需求。

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