Передовая система фильтрации, созданная по образцу природы
Учёные из Австралийского национального университета (ANU) в сотрудничестве с Rio Tinto разрабатывают передовую систему фильтрации, вдохновлённую природой. Она позволит извлекать такие важные ресурсы, как медь и литий, из отходов горнодобывающей промышленности.
Концепция технологии была опубликована на конференции Mine Closure 2025. Название статьи — «Технология разделения биогенных элементов для переработки отходов».
Использование нанотехнологий
Исследователи ANU с помощью нанотехнологий создали биоинженерные белки, которые используют передовые системы разделения, эволюционировавшие у растений за миллиарды лет. Исследовательская группа запрограммировала белки, обладающие определёнными селективными способностями, для разделения и извлечения минералов и металлов высокой чистоты из шахтных сточных вод. При этом «грязная вода» превращается в «чистую воду».
Оценка ситуации
По оценкам, на промышленных горнодобывающих предприятиях по всему миру содержится около 5,16 триллиона долларов невостребованных критически важных ресурсов, которые попадают в сточные воды. Эти металлы и минералы имеют решающее значение для перехода на возобновляемые источники энергии, но в виде отходов они наносят вред окружающей среде.
Профессор Кейтлин Бирт о новой технологии
По словам профессора Кейтлин Бирт, разработанная в ANU технология, известная как Bioderived Element Resource Separation Technology (BERST), может помочь изменить подход к обращению с отходами горнодобывающей промышленности.
«Построение устойчивого будущего зависит от тщательного управления критически важными ресурсами, необходимыми для перехода на зелёную энергетику. Горнодобывающие предприятия поставляют эти критически важные ресурсы, но также генерируют значительные объёмы отходов. В настоящее время в Австралии насчитывается десятки тысяч неактивных и невосстановленных рудников», — сказала профессор Бирт.
Профессор Бирт отметила, что BERST может значительно сократить расходы на закрытие шахт и реабилитацию, которые в одной только Австралии оцениваются в 4–8 миллиардов долларов в год, одновременно создавая новые источники доходов для горнодобывающих компаний.
Инновационные стратегии управления отходами
«Приблизительно 240 австралийских шахт планируется закрыть к 2040 году, а по всему миру — тысячи других. Существует острая необходимость в инновационных и эффективных стратегиях управления отходами и реабилитации», — сказала она.
«Плохо управляемые отходы горнодобывающей промышленности могут создавать риски для окружающей среды и безопасности, а также нести долгосрочные обязательства даже после прекращения горных работ. Например, кислотные стоки из шахт (AMD) влияют на сотни тысяч километров пресноводных водоёмов, делая резервуары с пресной водой непригодными для использования. ООН ставит проблему AMD на второе место в своём списке глобальных экологических проблем после изменения климата», — добавила профессор Бирт.
Технология BERST: решение для переработки отходов
Технология BERST предлагает простое, но эффективное решение для переработки и повторного использования этих критически важных ресурсов, необходимых для перехода на чистую энергетику, одновременно помогая горнодобывающим предприятиям снизить воздействие на окружающую среду.
Доктор Саманта МакГоухи из ANU рассказала, что система BERST может включать в себя множество различных селективных белков, каждый из которых индивидуально запрограммирован для идентификации и извлечения определённого металла и минерала. Это демонстрирует точность, эффективность и адаптируемость технологии к составу сточных вод.
«Если у вас есть поток отходов, который действительно сложен, и есть 10 различных металлов или питательных веществ, которые вы хотите извлечь из него, мы можем запрограммировать каждый отдельный белок для одновременного извлечения каждого из этих металлов или питательных веществ», — сказала доктор МакГоухи, которая недавно была названа учёным года ACT в 2025 году.
Вклад в продовольственную и энергетическую безопасность
Помимо возможности извлечения ресурсов, необходимых для обеспечения продовольственной и энергетической безопасности, BERST может превратить загрязнённые шахтные сточные воды в чистую питьевую воду, предлагая новое инновационное решение для укрепления глобальной водной безопасности.
«Это огромное преимущество этой технологии и, вероятно, то, что даёт ей преимущество перед другими типами технологий», — сказала доктор МакГоухи.
«Растения уже проделали большую работу — они развили определённые способности адаптироваться к различным средам с разным составом почвы. Это позволяет им целенаправленно разделять токсичные вещества, которые им не нужны, и извлекать ценные металлические и минеральные питательные вещества, которые им необходимы», — отметила она.
«С помощью BERST мы адаптируем чертежи природы в технологию, которая может раскрыть ценные ресурсы, снизить воздействие на окружающую среду и сделать закрытие шахт более экономически и социально устойчивым», — заключила профессор Бирт.
Перспективы технологии
По словам исследовательской группы, BERST может принимать различные формы и размеры, что означает, что технологию можно будет легко транспортировать и развёртывать на любом руднике по всему миру.
«BERST можно масштабировать в любом месте — от двухлитрового портативного устройства до чего-то эквивалентного размеру грузового контейнера и вплоть до целого предприятия», — сказала профессор Бирт.
Ожидается, что технология, которая в настоящее время находится на стадии тестирования прототипов, будет внедрена по всему миру, помогая устранить экологический ущерб, причинённый горнодобывающими предприятиями, и одновременно восстанавливая материалы, необходимые для перехода на возобновляемые источники энергии.