Vi khuẩn giúp khai thác kim loại quý từ pin

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Edinburgh sử dụng vi khuẩn để tái chế lithium, cobalt và các khoáng chất đắt tiền khác.

Các nhà khoa học đã tìm thấy một phương pháp mới trong cuộc chiến chống lại biến đổi khí hậu. Họ sử dụng vi khuẩn để chiết xuất các kim loại quý trong ngành công nghệ xanh. Nếu không có sự giúp đỡ từ các vi sinh vật này, chúng ta có thể hết nguyên liệu thô để xây dựng tuabin gió, ô tô điện và pin mặt trời, các nhà nghiên cứu cho biết.

Nghiên cứu này được dẫn dắt bởi các nhà khoa học tại Đại học Edinburgh, với mục đích sử dụng vi khuẩn để khai thác lithium, cobalt, mangan và các khoáng chất khác từ các loại pin cũ và thiết bị điện tử bị bỏ đi. Những kim loại hiếm và đắt tiền này rất quan trọng để chế tạo ô tô điện và các thiết bị mà công nghệ xanh phụ thuộc vào, theo giáo sư Louise Horsfall, trưởng khoa công nghệ sinh học bền vững tại Edinburgh.

“Nếu chúng ta muốn chấm dứt sự phụ thuộc vào hóa dầu và dựa vào điện để sưởi ấm, hoạt động giao thông và cung cấp năng lượng, thì chúng ta nên phụ thuộc vào kim loại nhiều hơn,” Horsfall nói. “Tất cả các loại pin mặt trời, máy bay không người lái, máy in 3D, pin nhiên liệu hydro, tuabin gió và động cơ ô tô điện đều cần kim loại, đặc biệt là kim loại hiếm – yếu tố chính giúp những thiết bị này hoạt động.”

Tuy nhiên, chính trị cũng là một vấn đề đáng lo ngại. Trung Quốc không chỉ kiểm soát nguồn cung chính của các nguyên tố đất hiếm, mà còn chi phối việc chế biến chúng. “Để vượt qua những vấn đề này, chúng ta cần phát triển một nền kinh tế tuần hoàn, giúp chúng ta tái sử dụng các khoáng chất này bất cứ khi nào có thể. Nếu không, chúng ta sẽ nhanh chóng hết các nguyên liệu này,” Horsfall cho biết. “Số lượng kim loại hiếm trên Trái Đất là có hạn và chúng ta không thể vứt chúng đi như những chất thải. Do đó, chúng ta cần công nghệ tái chế mới nếu muốn giải quyết vấn đề ấm lên toàn cầu."

Và chìa khóa cho công việc tái chế này chính là vi khuẩn. “Vi khuẩn là những sinh vật kỳ diệu, có thể thực hiện những công việc tuyệt vời. Chúng thậm chí còn có thể tổng hợp các hạt nano kim loại, như một quá trình giải độc. Về cơ bản, vi khuẩn bám vào các nguyên tử kim loại và sau đó thải chúng ra dưới dạng hạt nano để không bị nhiễm độc bởi những nguyên tử này."

Horsfall và nhóm nghiên cứu đã sử dụng các chủng vi khuẩn khác nhau để lấy chất thải từ pin điện tử và ô tô. Các nhà khoa học đã hòa tan những chất thải này và để vi khuẩn bám vào các kim loại cụ thể trong đó. Cuối cùng, họ để chúng lắng đọng dưới dạng hóa chất rắn. “Với nghiên cứu đầu tiên chúng tôi đã tái chế được mangan, sau đó là niken và lithium. Gần đây, chúng tôi đã sử dụng một chủng vi khuẩn mới đã có thể khai thác cobalt và niken.”

Quan trọng hơn cả, các chủng vi khuẩn được sử dụng để khai thác kim loại phải là những chủng tự nhiên. Trong tương lai, Horsfall và nhóm nghiên cứu dự định sử dụng các chủng đã được chỉnh sửa gen để tăng cường khả năng tái chế kim loại. “Ví dụ, chúng tôi cần các vi khuẩn có thể khai thác cobalt và niken riêng biệt, điều mà chúng tôi hiện chưa làm được.”

Phần tiếp theo của nghiên cứu sẽ là chứng minh rằng các kim loại này, sau khi được loại bỏ từ chất thải điện tử cũ, có thể được sử dụng làm thành phần của các pin hoặc thiết bị mới. “Chúng tôi cần chứng minh rằng mình đang đi đúng hướng để phát triển một nền kinh tế tuần hoàn cho ngành công nghệ xanh. Với chính sách từ các cơ quan nhà nước, có thể trong thập kỷ tới, kim loại tái chế sẽ được sử dụng nhiều hơn trong sản xuất các thiết bị công nghệ xanh. Và, vi khuẩn sẽ đóng vai trò quan trọng để đạt được mục tiêu đó.”