كان سوق البايو ليشينغ العالمي يساوي 10.14 مليار دولار أمريكي اعتبارًا من عام 2024 ومن المتوقع أن ينمو إلى 21.37 مليار دولار بحلول عام 2033. تُستخدم هذه الطريقة بالفعل لإنتاج ما يصل إلى 20% من النحاس في العالم وتَعِد بتوفير استخراج فعال من حيث التكلفة، وتوفير دخل جديد، وتحقيق فوز بيئي نادر لصناعة التعدين.
ومع ذلك، فإن اعتماد هذه التقنية ما زال بطيئًا نسبيًا، مع فترات زمنية متباينة، وتكاليف رأس المال الأولية العالية، والتركيز على الخامات ذات الدرجة المنخفضة مما يجعل هذه الممارسة تبدو كأنها تكنولوجيا من الدرجة الثانية، مهملة لصالح صهر الخامات ذات الدرجة العالية. باستثناء أمريكا اللاتينية والصين، تكافح شركات البايو ليشينغ عمومًا للوصول إلى الجدوى التجارية عبر الأسواق.
اكتشف تسويق B2B الفعال
جمع بين ذكاء الأعمال والتفوق التحريري للوصول إلى المهنيين المتفاعلين عبر 36 منصة إعلامية رائدة.
اكتشف المزيد
ومع ذلك، فإن الصورة المعدنية تتغير بسرعة، والطلب المتزايد على المعادن الحيوية وعناصر الأرض النادرة يعني أن الشهية موجودة، وإن كانت بحذر. من المرجح أن يتم التحول نحو استخدام البايو ليشينغ على نطاق واسع.
الكثير من الشركات الكبرى تستثمر في تقنياتها الخاصة، مثل مشروع نوتون لشركة ريو تينتو. مدفوعة بالطلب المتزايد، يعد النحاس أكبر حصة من إيرادات سوق البايو ليشينغ حيث تمثل أكثر من 47.8%. تتضمن عملية الاستخراج استخدام بكتيريا حرارية وحامضية مثل acidithiobacillus ferrooxidans لتمثيل السيليكا في الخامات ذات الجودة المنخفضة.
البيوكيمياء وراء البايو ليشينغ لاستخراج النحاس
في استخراج النحاس، يستخدم العلماء ميكروبات كيموليثو أوتوتروفية تستخدم الكبريت والحديد كمصادر طاقة، أو بكتيريا غير ذاتية التغذية تستخدم المركبات العضوية. في شركة التعدين الحيوية BiotaTec، يتم استخدام عمليات أيضًا باستخدام أرشيا وبكتيريا وفطريات خيطية.
في حالة الكيموليثو أوتوتروف، تقوم بعض الميكروبات بأكسدة الحديد، وبعض الكبريت وبعضها كلاهما. أولئك الذين يقومون بأكسدة الحديد يولدون الطاقة من خلال أكسدة الحديد الثنائي (Fe2+) إلى الحديد الثلاثي (Fe3+)، الذي يتفاعل مع خامات النحاس، مثل تشالكوسيت أو تشالكوبيرايت، لإطلاق أيونات النحاس القابلة للذوبان. في غضون ذلك، أولئك الذين يقومون بأكسدة الكبريت ينتجون حمض الكبريتيك، مما يحافظ على درجة الحموضة المنخفضة المطلوبة للحفاظ على النحاس في المحلول. يمكن بعد ذلك استخراج النحاس الصلب من محلول التسريب الحامل الناتج، إما من خلال استخراج المذيبات والتخلص الكهربائي، أو عن طريق الترسيب، الذي يستخدم الحديد.
كما أن الانتشار الحيوي للسكر (باستخدام الميكروبات التي تأكل السكريات) يُستخدم للمواد غير الكبريتيدية مثل خامات الأكسيد (بما في ذلك الملاكيت والكريسوكولا)، وخامات الغنية بالكربونات، ونفايات الصناعة. تقوم البكتيريا بتمثيل مصادر الكربون لإنتاج الأحماض العضوية التي تتفاعل مع خامات أكسيد النحاس أو الكربونات لتكوين أيونات النحاس القابلة للذوبان.
يشرح رئيس الشركة والرئيس التنفيذي لشركة BacTech، روس أور، العملية باختصار: “شعارنا هو أن حشراتنا تأكل الصخور”.
في حالة BacTech، “الحشرات” المعنية محلية. “تميل إلى استخدام البكتيريا الأصلية لأن لديها سببًا لذلك؛ فهي تميل إلى أن تكون حرارية أو متوسطة الحرارة. هذه ليست قابلة للتسجيل أو أي شيء آخر”، كما يقول أور. “البايو ليشينغ هو أكثر لعبة تعتمد على المعرفة، بدلاً من الأسرار التجارية. لديها تفاصيل.”
يتم تحقيق التفاصيل من خلال مطابقة احتياجات واقتصادات عملية مع طريقة البايو ليشينغ. تعتبر طرق التكديس والحمام الطري من أكثر الطريقتين شيوعًا، ليس فقط للنحاس ولكن لجميع المعادن. ومع ذلك، توفر الطريقتين فوائد وتحديات مالية ولوجستية متعارضة.
تعتبر طريقة التكديس أرخص: يتم تكديس خام النحاس المكسر (“المتكدس”) على الوسادات غير القابلة للاختراق قبل تطبيق السائل الحيوي مباشرة. يتسرب النحاس السائل، ويتم جمعه ومعالجته بتكاليف رأسمالية وتشغيلية منخفضة. بالمقارنة، فإن طريقة التكديس أسهل لوجستيًا، مما يسمح ببدء التشغيل السريع ويمكن استخدامها لكميات كبيرة، عادةً من خامات الجودة المنخفضة. ومع ذلك، فإن معدل استرداد النحاس منخفض – عادةً بين 70% و90% – وعملية الاستخراج قد تستغرق شهورًا، أو في بعض الأحيان سنوات، لإكمالها.
بالمقابل، تتضمن طريقة الحمام الطري غمر خام النحاس المكسر بالكامل في سائل حيوي، داخل وعاء. يتسرب المحلول خلال كومة الخام الثابت ويتم جمعه ومعالجته. عادة ما تُستخدم هذه الطريقة للخامات ذات الجودة العالية، حيث توفر معدل استرداد أعلى وهي عملية أسرع، تمتد عملياتها لفترة من الأيام أو الأسابيع. في حين أنها تتجنب النفقات المرتبطة بسحق الخام، فإن طريقة الحمام الطري أكثر تكلفة، كما أشار أور: “نستخدم طريقة الحمام الطري، التي تتعامل مع خزانات من الصلب المقاوم للصدأ مع أجهزة خلط تكلف حوالي مليون دولار لكل خزانات.”
“نخرج من هذه الحساء الثقيل من المواد التي يتم تحريكها”، يشرح. “لدينا أجهزة خلط كبيرة تبقي التركيز معلقًا حتى تتمكن البكتيريا من الوصول إليه، لأنك لا تريد أن تبقى كل شيء في القاع. نضيف بعض العناصر الغذائية، اعتمادًا على السلالة التي نستخدمها، ونجعلهم يفعلون في ستة أيام ما يستغرق منهم 20 عامًا في الطبيعة. نحن نسرع العملية من خلال توفير جنة عدن لهم، ويعملون بدون توقف.”
الصعوبات التجارية في سوق البايو ليشينغ العالمي
إن قضية النحاس مرتبطة بشكل لا ينفصل من الاتجاه الأوسع للبايو ليشينغ، مما يعني أن القطاع مليء بالفرص والتحديات التجارية. باختصار، سيصبح استخراج النحاس بواسطة البايو ليشينغ سائدًا عندما تنتقل تكنولوجيا البايو ليشينغ من كونه قابلًا للتطبيق إلى كونه مربحًا. إنه يحدث، ولكن ببطء.
“إن البايو ليشينغ يكسر المصفوفة. المعادن المحصورة في ذلك هي في الحقيقة نتيجة اقتصاديات السعي وراءها. قد يكون لديك قليل من النحاس في هذا الحساء، لكن لن يكون من المجدي اقتصاديًا إنتاج كبريتات النحاس ما لم يكن لديك نسبة تستحق السعي إليها،” يوضح أور.
على مستوى العالم، تسرع بعض الدول في تسويق النحاس من خلال البايو ليشينغ. باعتبارها أكبر منتج للنحاس في العالم، تتصدر تشيلي هذا المجال، ويستخدم البايو ليشينغ بشكل شائع لتمديد عمر المناجم من خلال جعل الخامات ذات الدرجة المنخفضة مربحة. على سبيل المثال، في منجم رادوميرو توميك التابع لشركة كوديلكو في شمال تشيلي، كانت خطط البايو ليشينغ مركزية في قرار تمديد عمر التشغيل من 2022 إلى 2030.
ومع ذلك، في مناطق أخرى، كان هناك خمول أكبر في الصناعة. في أوروبا، على سبيل المثال، كان هناك بعض الاهتمام بعملية البايو ليشينغ من قبل مشغلي التعدين، ولكن الاهتمام لا يترجم إلى الأرباح.
“لقد عملنا مع المئات من شركات التعدين في جميع أنحاء العالم بالفعل”، تقول دارينا شتيرياكوفا، مؤسسة ورئيسة شركة البايو ليشينغ السلوفاكية ekolive. “كان الجميع مهتمين بتجربته، ولكن كان يتعثر على المستوى المؤسسي. قمنا بتجارب كبيرة، وعرضناها على الصناعة، ولكن لم يكن هناك اهتمام بالتمويل، لذا لم تصل إلى المستوى الصناعي.”
حاولت إيكوليف استهداف سوق النحاس، وتوضح شتيرياكوفا أن الشركة طورت تقنية لإنشاء أشكال كبريتيدية أو أكسيدية من النحاس، مشيرة: “لقد قدمنا حتى التقنية لمصنع متقدم جدًا لمعالجة النحاس، لكن بطريقة ما لم يكونوا مهتمين بمصادر النحاس المحلية الإضافية.”
بدلاً من ذلك، تركز الشركة الآن على استخدام البايو ليشينغ في معالجة التربة وإنتاج محفزات بيئية حيوية، وتبيع هذه المنتجات في القطاع الزراعي.
يعبر أور عن شعور شتيرياكوفا حول صعوبات التسويق: “ورقة الميزانية لدينا ليست قوية. قيمتنا السوقية حوالي 10 ملايين دولار كندي [7.34 ملايين دولار]… ولكنها مكان مثير للاهتمام أن تكون فيه.”
في حين أن إيكوليف قد شقت طريقًا جديدًا، مبتعدةً عن ما يجب أن يكون منجم ذهب للنحاس، تنتقل باكتيك بشكل حاسم إلى السوق الثانوي. لقد بنت الشركة الكندية بالفعل ثلاثة مصانع للبايو ليشينغ لمشغلين بما في ذلك Allstate Exploration وSino Gold Mining، وتعمل الآن على بناء مصنع خاص بها في إكوادور، متجنبة السوق الأوروبي البطيء. كانت الاستجابة للطلب والسماح بوجود جميع المعادن على الطاولة هي الاستراتيجية الأكثر نجاحًا لشركة BacTech حتى الآن.
“قمنا ببناء مصنع تجريبي قبل 20 عامًا في المكسيك مع Peñoles على خام تشالكوسيت [خام النحاس]، لكننا لم نستخدم التقنية أبدًا، أساسًا لأن النحاس كان رخيصًا جدًا،” يتذكر أور. “المكان التالي الذي نبحث فيه هو بيرو، لأن بيرو تحتوي على إينارغيت، وهو قريب من أرسينوبيريت. الفرق، مع ذلك، هو أنها تشمل النحاس، الذي أصبح الآن معدنًا حيويًا، بالإضافة إلى الذهب والزرنيخ.”
ويضيف أن مصنع البايو ليشينغ المخصص لنحاس من غير المحتمل أن يكون جزءًا أساسيًا من استراتيجية الشركة الخاصة بالحمام الطري، لأن استخراج النحاس عبر البايو ليشينغ يتطلب كميات هائلة، والتي من الأفضل معالجتها عبر تكديس البايو. ومع ذلك، يشير إلى أن إنتاج كبريتات النحاس كمنتج ثانوي من معالجة الذهب والفضة من إينارغيت لا يزال أمرًا مرتقبًا.
تساهم المرونة في زيادة الجدوى
هناك العديد من الأمثلة على عمليات البايو ليشينغ الخاصة بالنحاس فقط عالميًا. لقد استثمرت ريو تينتو في نوتون لأكثر من 30 عامًا وأعلنت عن أول إنتاج للنحاس من منجم جونسن كامب في أريزونا في ديسمبر 2025. في أماكن أخرى، كانت منجم النحاس زيجينشان في الصين تستخدم تكديس البايو على نطاق واسع لمعالجة خامات النحاس ذات الدرجة المنخفضة منذ عام 1998.
ومع ذلك، بالنسبة لمزودي البايو ليشينغ، قد يكون النحاس سوقًا جذابًا، لكن المرونة هي كلمة السر في اللعبة.
في حالة BiotaTec، كانت المرونة حجر الزاوية للنجاح التجاري. “يغزو قطاع البايو ليشينغ بسرعة ليشمل جميع أنواع المواد الأخرى. نحن لا نتحدث عن الخامات ذات الدرجة المنخفضة بعد الآن، ولكننا نتحدث عن تدفقات النفايات الصناعية، والجبس الفوسفاتي، ورواسب البوكسايت”، يوضح برييت جويرس، كبير علماء الأبحاث في BiotaTec.
تُعد هذه المرونة مفتاحًا للسوق الأوروبية الزلقة. على الرغم من أن العمليات الصناعية بالغة الحجم والبروقراطية المؤسسية يمكن أن تجعل الاعتماد بطيئًا، تحتاج أوروبا إلى تعزيز سلاسل إمدادها بالمعادن الحيوية، ومن غير المرجح أن ترفض مخزونًا قابلاً للوصول بسهولة.
يركز جويرس على الجبس الفوسفاتي – وهو منتج ثانوي لسماد الفوسفات – الذي يحتوي على العناصر النادرة بما في ذلك النيوديميوم والبراسيوديميوم والديسبروسيوم والتيربيوم، وغالبًا ما تحتوي على أكثر من 60% من العناصر النادرة الموجودة في الفوسفات. يتم تخزين حوالي أربعة مليارات طن من الجبس الفوسفاتي في جميع أنحاء أوروبا.
تملك BiotaTec بالفعل العديد من حالات العمل في مجال العناصر النادرة، حيث تطور البايو ليشينغ كخيار اقتصادي قابل للتطبيق بالمقارنة مع طرق الاستخراج الكيميائية القابلة للتنفيذ ولكن باهظة التكلفة بشكل غير معقول. ومع ذلك، يوضح جويرس أن الشركة لديها مصالح في العديد من المجالات: “هناك أيضًا مواد في نهاية عمرها مثل مغناطيس توربينات الرياح والنفايات الإلكترونية. عادةً ما يفكر الناس في البايو ليشينغ كشيء يتم تطبيقه على المواد ذات الجودة المنخفضة، ولكن يتم التحكم فيه بواسطة الحافز الاقتصادي.
“لقد نجحنا في تحلل مغناطيس توربينات الرياح في نهاية عمرها، والتي تحتوي على 30% من النيوديميوم، وهو أعلى من أي خام يمكنك تخيله. يمكننا الحصول على أكثر من 80% من النيوديميوم-براسيوديميوم في ثلاثة أيام، باستخدام البكتيريا فقط.”
ومع ذلك، فإن البايو ليشينغ ليست مجرد قضية استخراج المعادن؛ في بعض الحالات، تقدم أيضًا حلاً لإدارة المخلفات، موفرةً ضربة مزدوجة من إزالة الكربون وتدفقات عائد إضافية.
لقد كان هذا هو الحال مع BacTech، التي عملت مع Vale على استرداد النيكل من البيروتيت المنتج في موقعها في سدوبي، كندا. يؤكسد البيروتيت نفسه بقوة، وتاريخيًا، دفنته Vale تحت الطين أو في البحيرات، مفضلًة معالجة البنتلانديت عالي الجودة. الآن لديها بين 80 و100 مليون طن من مخلفات البيروتيت، حيث اقتربت من BacTech بهدف معالجته عبر البايو ليشينغ.
“يتكون في الغالب من الحديد، لذا يمكننا صنع مغناطيس الحديد، والذي يمكننا شحنه مباشرة إلى الصلب الأخضر. نضيف الأمونيا إلى العملية بعد البايو ليشينغ وتربط الكبريت لإنتاج سماد عضوي.
“وجدنا أن 25% فقط من قيمة طن واحد من النفايات كانت مستمدة من النيكل والنحاس والكوبالت؛ 50% جاءت من السماد و25% الأخرى جاءت من الحديد. في النهاية، نترك مع السيليكا (الرمال)، والتي يمكن استخدامها كعبء رجعي تحت الأرض، أو في البوليمرات الجيولوجية. إنها حقًا عملية خالية من المخلفات,” يوضح أور.
“لماذا ستقوم بحفر حفرة أخرى في الأرض من أجل منجم خام الحديد عندما لديك 80 طنًا من المخلفات موجودة على السطح عالميًا؟”
بالنسبة لـ ekolive، تُعتبر الجدوى التجارية في الأسمدة الحيوية، التي تنتجها باستخدام تقنية البايو ليشينغ الجزيئية المعتمدة من الاتحاد الأوروبي والتي تستخدم البكتيريا لتحلل المعادن، مقلدةً عمليات تشكيل التربة الطبيعية وتخلق حلاً زراعيًا غنيًا بالمغذيات ويحتوي على بروبيوتيك.
“نركز على الزراعة لأن لدينا نجاح تجاري هناك؛ إنه سهل وكنا في هذا المجال لفترة طويلة بالفعل,” تقول شتيرياكوفا. “سنتعاون دائمًا مع شركات التعدين في البايو ليشينغ، لكن حتى الآن لم يصل إلى التطبيق التجاري.”
<!– –>
اشترك في ملخص أخبارنا اليومية!
أعطِ عملك ميزة من خلال رؤانا الصناعية الرائدة.
أسئلة متكررة
-
ما هو البايو ليشينغ للنحاس وكيف يعمل في التعدين؟
البايو ليشينغ للنحاس هو طريقة لاستخراج المعادن تستخدم الميكروبات لتحويل النحاس المحتجز في الصخور إلى أيونات نحاس قابلة للذوبان يمكن استردادها كمنتج تجاري. في خامات الكبريت، تستمد الميكروبات الكيموليثو أوتوتروفية الطاقة من خلال أكسدة الحديد والكبريت. يتم أكسدة الحديد الثنائي (Fe²⁺) إلى الحديد الثلاثي (Fe³⁺)، مما يساعد في تكسير المعادن مثل التشالكوسيت والتشالكوبيرايت، مما يحرر النحاس في المحلول. تقوم ميكروبات أخرى بأكسدة الكبريت لتوليد حمض الكبريتيك، مما يحافظ على درجة حموضة منخفضة بحيث يبقى النحاس مذابًا. يتم بعد ذلك معالجة محلول التسريب الغني بالنحاس، عادةً عبر استخراج المذيبات وإزالة الكهرباء (SX-EW) أو باستخدام الترسيب باستخدام الحديد.
-
ما هي البكتيريا المستخدمة في البايو ليشينغ للنحاس ولماذا تعتبر الميكروبات الأصلية مهمة؟
يعتمد البايو ليشينغ للنحاس عادةً على الميكروبات المحبة للأحماض والمتحملة للحرارة، بما في ذلك الأنواع الحرارية والمتوسطة التي تزدهر في البيئات ذات الحموضة المنخفضة. مثال شائع هو acidithiobacillus ferrooxidans، الذي يدعم كيمياء الحديد والكبريت التي تدفع تفكك الكبريت. يفضل بعض المشغلين استخدام الميكروبات الأصلية الموجودة بالفعل في الموقع لأنها تتكيف بشكل طبيعي مع الخام المحلي ودرجة الحرارة وكيمياء المياه والأحماض، مما يمكن أن يحسن المرونة والثبات أثناء العمليات. في الممارسة العملية، غالبًا ما تأتي النجاح أقل من الأسرار التجارية وأكثر من المعرفة: اختيار المجتمعات الميكروبية المتوافقة، والحفاظ على الظروف الصحيحة، وضبط العناصر الغذائية والضوابط العملية للحفاظ على تفاعل سريع ومتسق.
-
ما الفرق بين طريقة التكديس وطريقة الحمام الطري في البايو ليشينغ للنحاس؟
تضع طريقة البايو ليشينغ التكتلات في أكوام خام النحاس وترويها بسائل حيوي؛ يتسرب النحاس المذاب عبر الكومة ويتم جمعه للمعالجة. عادةً ما تكون هذه الخيار الأقل تكلفة من حيث رأس المال، ومن حيث السهولة نسبيًا في التوسع لكميات كبيرة من خامات ذات جودة منخفضة، ويمكن أن تبدأ بسرعة. ومع ذلك، عادةً ما يكون معدل الاسترداد حوالي 70% إلى 90% وقد تستغرق عملية التفاعل أشهرًا أو حتى سنوات. تمثل طريقة الحمام الطري غمر خام مكسر في خزانات تحتوي على سائل حيوي، مما يحافظ على المواد الصلبة معلقة حتى تتمكن الميكروبات من الوصول إلى أسطح المعادن. عادةً ما تكون أسرع، تمتد لعدة أيام إلى أسابيع، ويمكن تحقيق استردادات أعلى، لكن تكاليف المعدات والتشغيل أعلى.
-
لماذا يظل اعتماد البايو ليشينغ للنحاس بطيئًا على الرغم من الطلب المتزايد على المعادن الحيوية؟
تُبطئ سرعة الاعتماد بسبب أوقات التفاعل الطويلة والمتغيرة، والتكاليف الأولية العالية في بعض التكوينات، وإدراك مستمر بأن البايو ليشينغ مخصص أساسًا للخامات ذات الجودة المنخفضة بينما يتم توجيه المواد ذات الجودة العالية إلى الصهر. يمكن أيضًا أن تتباطأ عملية التسويق داخل المؤسسات الكبيرة: تقوم العديد من الشركات بتجريبات البايو ليشينغ، لكن قد لا يتبع ذلك تمويل وصنع قرارات داخلية. تعتمد الربحية على درجة الخام والمقياس والمنتجات الثانوية القابلة للاستخلاص وطرق المعالجة اللاحقة، لذا فإن التجربة الناجحة تقنيًا لا تتحول تلقائيًا إلى مشروع قابل للتسويق. يكون الاقبال أقوى حيث يطيل عمر المنجم ويستغل الموارد ذات الجودة المنخفضة، مثلما هو الحال في تشيلي، بينما تظل مناطق أخرى حذرة على الرغم من الاهتمام.
-
أين يُستخدم البايو ليشينغ للنحاس على مستوى العالم، وما هو القادم لسوق البايو ليشينغ العالمي؟
يساهم البايو ليشينغ للنحاس بالفعل في حوالي خُمس الإنتاج العالمي للنحاس، مع اعتماد كبير في أمريكا اللاتينية والصين. تعتبر تشيلي، أكبر منتج للنحاس في العالم، قد استخدمت البايو ليشينغ لجعل الخامات ذات الدرجة المنخفضة مربحة وتمديد عمر المنجم، بينما قامت الصين بتشغيل تكديس البيولوغ على نطاق واسع في مواقع مثل زيجينشان لعق العقود. تدفع شركات التعدين الكبرى أيضًا إلى نشرات جديدة، بما في ذلك تقنية نوتون الخاصة بشركة ريو تينتو، التي أعلنت عن أول إنتاج للنحاس في Johnson Camp في أريزونا في أواخر عام 2025. ومن المتوقع أن يأتي النمو التالي ليس من خامات النحاس فحسب، بل من تعدين النفايات الصناعية، والمخلفات، والنفايات الإلكترونية والمواد الحاملة للعناصر النادرة، حيث يمكن أن يتجمع البايو ليشينغ بين استعادة المواد والمعالجة وإيرادات جديدة.
اترك تعليقاً