面对矿业资源枯竭，美国数家企业尝试从微生物中提取金属

（来源：麻省理工科技评论）

在美国密歇根州上半岛的一片松林中，全美唯一仍在运营的镍矿已步入开采末期。车企正急需镍金属用于生产电动汽车电池，而鹰矿的镍矿石品位持续下降，其含量或将很快低至不具备开采价值的水平。

今年年初，该矿山的运营方启动了一项新工艺的测试，这项工艺能进一步开采出少量镍金属。矿山选矿厂近期安置了两个集装箱式装置，美国生物创新初创企业 Allonnia 研发的发酵培养液会在装置中与镍精矿混合，实现杂质的捕捉与去除——该工艺让低品位矿石的镍金属提取成为可能。

Allonnia 首席技术官肯特・索伦森（Kent Sorenson）表示，该方法能帮助企业继续运营这类矿山，这类矿山和鹰矿一样，已开采完所有高品位矿石。他认为，当下唾手可得的办法，就是继续开采现有的矿山。

高金属消耗的数据中心、电动汽车与可再生能源项目迎来爆发式增长，市场对镍、铜和稀土元素的需求也随之快速攀升。采矿企业已开采完所有优质矿产资源，这类金属的开采难度与成本因此持续增加。就像挤压牙膏管尾部的传统做法一样，Allonnia 研发的发酵培养液只是生物技术的应用形式之一，生物技术能助力采矿企业从老旧矿山、低品位矿石和各类矿渣中开采出更多金属。

数十年来，采矿行业一直有意识地在铜矿石中接种微生物。在现有的铜矿石生物浸出开采现场，采矿人员会将破碎后的铜矿石堆成矿堆，并向其中加入硫酸。嗜酸氧化亚铁硫杆菌这类嗜酸细菌会在矿堆中大量繁殖，其产生的一种化学物质会破坏硫原子与铜原子间的结合键，实现铜金属的分离提取。

截至目前，采矿人员能采取的微生物促生手段十分有限，仅能维持矿堆的酸性环境并向其中鼓风。初创企业 Endolith 首席执行官伊丽莎白・丹尼特（Elizabeth Dennett）表示，基因工具的成本不断降低，让主动调控矿堆中的微生物群落成为可能。她称，如今所使用的技术在数年前还未出现。

Endolith 会对矿堆中渗出的富铜液体进行脱氧核糖核酸与核糖核酸片段分析，以此鉴定矿堆内的微生物种类。结合一系列化学分析结果，企业能确定向矿堆中接种何种微生物，实现金属提取效率的优化。

Endolith 采用矿业企业 BHP 的矿石开展实验室测试，结果显示其主动调控微生物的技术效果优于传统的被动生物浸出法。该企业在 11 月完成 1650 万美元融资，资金将用于推动技术从丹佛的实验室走向实际运营矿山的矿堆。

尽管早期测试结果表现亮眼，但自上世纪 70 年代起就投身金属生物浸出系统研究的工程师科雷尔・布莱利（Corale Brierley）仍提出了质疑，她不确定 Endolith 这类向矿石中人工接种微生物的企业，能否将相关工艺成功落地至商业规模化生产。布莱利提出，企业该如何保证这些人工接种的微生物能在矿堆中顺利繁殖。

清洁技术集团 Cleantech Group 专注于采矿技术领域的分析师戴安娜・拉斯纳（Diana Rasner）表示，大型采矿企业的生产流程已实现全环节精细化优化，想要说服这类企业采用新技术并非易事。

她称，这类企业深谙行业规律，十分清楚技术规模化落地所需的各项条件。他们既可能成为新技术最坚定的支持者，也会是最严苛的质疑者。

拉斯纳指出，除技术层面的挑战外，获得风险投资支持的生物技术初创企业还难以满足投资方对快速回报的需求。采矿企业在采用新工艺前需要大量的实测数据，而这些数据的收集往往需要耗时数年的测试。拉斯纳称，这和软件开发行业的逻辑完全不同。

矿业巨头力拓 Rio Tinto 的子公司 Nuton 就是典型案例。该企业数十年来一直研发铜矿石生物浸出工艺，这项工艺会混合使用多种古菌和细菌菌株，并添加部分化学助剂。直到去年年底，该企业才在亚利桑那州的一座矿山开展了这项技术的实地演示。

Endolith 与 Nuton 均采用天然存在的微生物开展采矿作业，而初创企业 1849 计划通过基因工程改造微生物，实现技术效果的大幅提升。

1849 首席执行官贾伊・帕德马库马尔（Jai Padmakumar）表示，企业可以沿用采矿行业的传统做法，也可以放手一搏开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。

基因工程技术能让 1849 根据客户面临的具体开采难题，定制化改造微生物。康奈尔大学研究采矿领域生物技术应用的微生物学家巴兹・巴斯托（Buz Barstow）对此发出提醒，人工基因改造的微生物，其繁殖难度也可能随之增加。

其他企业则选择使用微生物发酵产物而非活体微生物的方式，规避这一利弊权衡的问题。阿尔塔资源技术公司 Alta Resource Technologies 在 12 月完成 2800 万美元融资，该企业正通过基因工程改造微生物，使其能产生可提取并分离稀土元素的特异性蛋白质。总部位于纽约州伊萨卡市的初创企业 REEgen 也采取了类似思路，该企业利用基因工程改造的氧化葡萄糖酸杆菌 Gluconobacter oxydans 所产生的有机酸，从矿石以及金属回收炉渣、粉煤灰、废旧电子器件等废料中提取稀土元素。该企业首席执行官艾丽克莎・施米茨（Alexa Schmitz）是巴斯托实验室的校友，她称，微生物就是这场生产中的核心制造载体。

巴斯托表示，这批新一代生物技术若想缓解市场对金属资源不断增长的需求，其应用范围就必须突破铜、金等传统品类。2024 年，他启动了一项基因图谱绘制项目，旨在筛选出能用于提取和分离更多种类金属的基因。他认为，尽管前路仍有诸多挑战，但生物技术具备重塑采矿行业的潜力，就像水力压裂法彻底改变了天然气开采行业那样。他称，生物采矿是一个市场需求足够庞大的领域。

该领域当下的核心挑战，是加快技术落地速度，以匹配持续增长的市场需求。

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