在西北師范大學(xué)的低品位礦產(chǎn)資源綠色生物冶金實(shí)驗(yàn)室里，一排排反應(yīng)器正平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，灰黑色的冶煉廢渣在特殊微生物的作用下悄然發(fā)生著變化——其中隱藏的銅、鎳、鋅等戰(zhàn)略金屬正被一點(diǎn)點(diǎn)“釋放”出來(lái)。

“傳統(tǒng)的冶煉方法，要在上千度的高溫下焙燒，能耗大、污染重。我們的技術(shù)，就是在常溫常壓下，用微生物把礦石或冶煉渣里的金屬‘吃’出來(lái)?！闭f(shuō)起這項(xiàng)“綠色生物浸出技術(shù)”，生命科學(xué)學(xué)院副教授張多瑞眼中閃著光。10多年來(lái)，該團(tuán)隊(duì)深耕寒旱區(qū)微生物冶金技術(shù)，正一步步將技術(shù)推向應(yīng)用——僅一種資源的處理，技術(shù)投產(chǎn)后每年回收的金屬價(jià)值預(yù)估超1.6億元。

生物冶金是一門(mén)交叉學(xué)科，融合微生物學(xué)、礦物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，曾一度被視為“冷門(mén)”學(xué)科，而專(zhuān)注微生物冶金的高校也是鳳毛麟角。2023年，博士畢業(yè)的張多瑞選擇回到家鄉(xiāng)，入職西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院。

2024年，甘肅省青年科技攻關(guān)“揭榜掛帥”項(xiàng)目發(fā)布，白銀有色集團(tuán)針對(duì)冶煉渣處理的痛點(diǎn)難題公開(kāi)征集解決方案?？吹较⒌膹埗嗳鹈翡J地意識(shí)到，自己在生物冶金領(lǐng)域多年的研究積累，正好可以回應(yīng)這一產(chǎn)業(yè)需求?！凹夹g(shù)方向和企業(yè)需求是吻合的，應(yīng)該去試一試。”張多瑞興奮地撰寫(xiě)技術(shù)方案，將原理、路徑和預(yù)期指標(biāo)逐一論證清楚。最終，他的方案憑借綠色、創(chuàng)新的技術(shù)路線脫穎而出，成功揭榜。

“一般礦石里面都有鐵和硫，而我們的極端嗜酸浸礦菌，它的‘食物’就是鐵和硫。微生物對(duì)鐵硫的有效氧化，驅(qū)動(dòng)礦石快速瓦解，原本被包裹在里面的金屬就釋放到溶液里。金屬進(jìn)入溶液之后怎么辦？”張多瑞解釋說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)最難也最關(guān)鍵的一步就是用最低成本、最綠色的手段，把金屬?gòu)牡V石或冶煉渣里的金屬提到溶液里面。

為此，他和團(tuán)隊(duì)成員多次前往白銀、金川等礦區(qū)，在廢水、廢石、廢泥中尋找“寶貝”——那些功能獨(dú)特、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、能“吃”礦的微生物。

菌種的分離篩選，是一場(chǎng)漫長(zhǎng)而充滿(mǎn)挑戰(zhàn)的“持久戰(zhàn)”?！肮馐前丫Y出來(lái)、養(yǎng)起來(lái)，就花了一年多時(shí)間。”最頭疼的是菌的活性問(wèn)題，“有時(shí)候菌像鬧脾氣的小孩一樣，它就是不起作用、不吃礦?！?/p>

最終，通過(guò)不斷的馴化、培養(yǎng)基改良以及與西北當(dāng)?shù)亍巴林蔽⑸锏膹?fù)配，團(tuán)隊(duì)培育出能夠適應(yīng)西北極端氣候的高效菌群，“我們配的菌劑里面，不同菌種功能互補(bǔ)、協(xié)同作用?！?/p>

而生物浸出全過(guò)程在常溫常壓下進(jìn)行，不產(chǎn)生新的廢氣廢水，浸出液循環(huán)使用，剩余渣料轉(zhuǎn)化為建材原料或土壤改良劑。相比傳統(tǒng)火法冶煉，碳排放量可降低50%—70%，環(huán)境污染排放趨近于零。

過(guò)去，大部分企業(yè)將冶煉渣當(dāng)成“麻煩”，而該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的高效綠色生物浸出技術(shù)，可有效提取冶煉廢渣及低品位廢礦石中的有價(jià)金屬。粗略估算，針對(duì)某一種冶煉渣，技術(shù)投入生產(chǎn)后金屬的回收可以帶來(lái)預(yù)估超過(guò)1.6億元人民幣的年收益。

甘肅是礦產(chǎn)大省，巨量的低品位礦石和冶煉廢渣亟待綠色低碳資源化利用?！拔覀冋麄€(gè)流程是閉環(huán)的，不排放廢水，提完金屬的廢渣還能再利用——這就叫‘綠色循環(huán)’?！睆埗嗳鹫f(shuō)。

科研之外，張多瑞同樣把心血傾注在人才培養(yǎng)上。他主講本科生《微生物學(xué)》等課程，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的本科生要經(jīng)過(guò)面試，每個(gè)學(xué)生都會(huì)領(lǐng)到屬于自己的獨(dú)立課題。如今，他所帶本科生，基本都參與過(guò)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利的申報(bào)，大多數(shù)學(xué)生在本科階段就著手發(fā)表學(xué)術(shù)論文。

在研究生的培養(yǎng)上，張多瑞注重“真刀真槍”的訓(xùn)練。研究生魏代瑛回憶說(shuō)：“有一個(gè)實(shí)驗(yàn)連續(xù)多次結(jié)果不理想，我自己都有些泄氣了。但老師沒(méi)有一絲焦慮和責(zé)備，而是坐下來(lái)跟我們仔細(xì)分析失敗原因，引導(dǎo)從方法層面尋找突破口?！?/p>

“扎根西部的科研團(tuán)隊(duì)，服務(wù)的就是西部大地的綠色發(fā)展。我希望學(xué)生們從這個(gè)實(shí)驗(yàn)室里掌握踏實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)、能解決真問(wèn)題的能力?！睆埗嗳鹫f(shuō)，目前，他和團(tuán)隊(duì)的腳步正快速向前——向著更大規(guī)模技術(shù)應(yīng)用、更多資源的科研目標(biāo)突破。

（中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng) 記者 尹曉軍 通訊員 張琰 喬可馨）