Микроорганизмы, доставленные на Международную космическую станцию, продемонстрировали успешное извлечение ценных металлов из метеоритного материала в условиях отсутствия гравитации, что может стать основой для использования «биодобычи» в ходе будущих космических экспедиций в отдаленные районы. Ученые из Корнеллского университета (США) и Эдинбургского университета (Великобритания) провели новаторский эксперимент, в рамках которого астронавт НАСА Майкл Скотт Хопкинс проверил возможность использования грибка Penicillium simplicissimum и бактерии Sphingomonas desiccabilis для извлечения драгоценных металлов платиновой группы непосредственно из космических образцов.
По словам ведущего автора исследования Розы Сантомартино, этот эксперимент с метеоритами, проведенный на борту МКС, возможно, является первым в своем роде. Специально для изучения не только индивидуальные свойства, но и общие закономерности поведения микроорганизмов в космосе, исследователи выбрали два различных вида. Основная задача заключалась в определении воздействия невесомости на процессы биовыщелачивания, критически важные для перспектив использования внеземных ресурсов.
Основа технологии заключается в использовании микроорганизмов в качестве природных извлекателей: они производят карбоновые кислоты, которые взаимодействуют с минералами и высвобождают из горных пород полезные элементы. Этот процесс хорошо известен на Земле, однако традиционные химические методы извлечения оказались менее эффективными в условиях микрогравитации из-за снижения активности перемешивания жидкостей. Микроорганизмы, однако, проявили значительную устойчивость. Более того, грибок не только выжил в невесомости, но и ускорил свой метаболизм, что позволило ему извлекать из образцов метеорита типа L-хондрит больше палладия, чем он добывает на Земле.
Выбор палладия, относящегося к платиновой группе, был обусловлен его особыми характеристиками. Этот металл идеально подходит для использования в качестве катализатора в системах жизнеобеспечения, а его способность поглощать водород (до 900 объемов собственного веса) делает его необходимым компонентом для топливных элементов, предназначенных для использования в глубоком космосе. Помимо этого, его высокая устойчивость к коррозии и воздействию экстремальных температур имеет решающее значение для разработки надежных ракетных двигателей и электронных устройств.
Исследование, проведенное на образцах 44 химических элементов, выявило, что реакция микроорганизмов на воздействие космической среды определяется индивидуально для каждого элемента. Не существует единого подхода к извлечению ресурсов: скорость и объем получаемого материала зависели от вида металла, конкретной микробиологической формы и даже уровня гравитации. Как отметил Сантомартино, это усложняет понимание процесса, но в то же время повышает ценность полученных данных для научного сообщества. Достигнутые результаты подтверждают потенциал биомайнинга в тех условиях, где традиционные химические методы оказываются неэффективными, что позволяет решить проблему высоких затрат на доставку грузов с Земли.
Важность полученных данных заключается не только в освоении космического пространства. Данная технология может быть использована и на Земле, например, для переработки низкосортных руд и отходов горнодобывающей отрасли, что соответствует принципам циркулярной экономики.
Результаты исследования были в журнале npj Microgravity.