بيوتكنولوژي به عنوان فنوني كه از ميكروارگانيسم ها و يا بخشي از سلول براي دسترسي به بعضي از اهداف صنعتي و بهداشتي و زيست محيطي استفاده مي كند، تعريف شده است. در صنايع معدني و متالوژي نياز روز افزون به مواد اوليه و كاهش ذخاير معدني پرعيار ، ضرورت مصرف بهينه انرژي در رعايت دقيق معيار هاي زيست محيطي ، كاربرد روش هاي جديد ، ايجاد تحول در صنايع معدني و متالوژي را ضروري كرده است. همچنين توسعه فن آوري هاي جديد براي فرآوري منابع كم عيار و يا منابعي كه روش هاي معمول كارايي لازم را براي آنها نداشته و يا ملاحظات اقتصادي امكان استفاده از آنها را نمي دهد.
ميكروارگانيسم ها جهت سوخت و ساز و انجام فرايند هاي حياتي خود از منابع آلي و معدني موجود در محيط تغذيه مي كنند. از اين رو واكنش هاي مختلف شيميايي ، شيمي فيزيكي را در شرايط مختلف طبيعي و يا مصنوعي تحت تاثير خود قرار مي دهند. كاربرد مثبت واكنش هاي متابوليكي موجودات زنده در زمينه فرآوري مواد معدني و استخراج فلزات قلمرو جديدي است كه تحقيقات پيرامون آن بيشتر در بخش هاي بيوتكنولوژي و ميكرو بيولوژي انجام مي گيرد. برخي كاربردها مانندبهبود بازدهي و فرايندهاي اكسيده و حل كردن كاني هاي كم عيار سولفيدي و كانسنگ هاي طلا و يا اورانيوم ، امروزه در مقياس صنعتي استفاده مي شوند.
 

 بيوتكنولوژي در بيوليچينگ:
استفاده صنعتي مدرن از بيوتكنولوژي در بيوليچينگ مواد معدني كم عيار و مواد استخراج شده از معدن مس انجام شده است. در اواخر دهه ۱۹۵۰ شركت هاي مس كنكات از اين فرآيند به طور موفقيت آميزي استفاده كردند. بعد از اين تجربه شركت هاي مختلفي نيز به اين تكنولوژي روي آورده اند.
امروزه دامپ هاي بيوليچينگ روش بسيار كم هزينه اي براي استحصال مس از توده اصلي هستند كه هيچ روش ديگري كم هزينه تر از اين روش نمي باشد. علاوه بر موفقيت اقتصادي دامپ هاي بيوليچينگ عمليات خيلي كمي براي آماده سازي اين دامپ ها لازم مي باشد.
بعد از آن تجربه تا اواسط دهه ۱۹۸۰ هنگامي كه اولين آزمايش براي بازيابي طلاي مقاوم در عمليات فيرويو در آفريقاي جنوبي صورت گرفت، انجام نشده بود. از آن زمان به بعد افراد مختلفي از جمله آقايان اسپيساك و لاكشمانان تحقيقات بسيار زيادي را در زمينه بيوهيدرومتالورژي انجام دادند. به هرحال امروزه، كاربرد بيوهيدرومتالورژي به دليل سادگي، هزينه كم و كاربرد براي مواد معدني كم عيار موفقيت چشمگيري داشته است و در طي ۱۳ سال پيشرفت اين روش به حداكثر مقدار خود رسيده است.
در اين دهه اخير تركيبي از اسيدشويي توده اي، اسيدشويي اكسيد مس و استفاده از ميكروبيولوژي موفقيت چشمگيري در عمليات اسيدشويي ميكروبي مس ثانويه و فلزات گرانقيمت مقاوم داشته است.
اسيدشويي توده اي ميكروبي هنوز ساده ترين روش موجود است كه منجر به كاهش هزينه هاي سرمايه گذاري اوليه، هزينه هاي جاري و موفقيت هاي زيست محيطي مي شود. موارد كاربرد زياد اين روش در ۵ سال اخير نشان دهنده اولويت ها و مزيت هاي خوب اين روش است.
پروژه عظيم اسيدشويي توده اي ميكروبي طلاي سولفيدي مقاوم معدن نيومونت (۸ هزار تن) كه توسط كمپاني نوادا انجام شد نمونه بارزي از موفقيت اين تكنيك مي باشد.
 

كاربرد بيو تكنولوژي در فر آوري و استخراج فلزات متعدد مي باشد كه برخي از مهمترين آنها عبارت اند از:

 استفاده از ميكروارگانيسم ها در كانه ارايي :

ميكروارگانيسم هايي در طبيعت وجود دارند كه ضمن داشتن بار الكتريكي منفي به شدت آب گريز اند و مي توان از آنها براي تغليظ بعضي از مواد معدني استفاده كرد. بررسي هاي انجام شده نشان داده است كه گونه اي از ميكروارگانيسم ها را مي توان براي جدا سازي بعضي از كاني ها مانند فسفات ها ، ذرات ريز ذغال و كاني هماتيت مورد استفاده قرار داد.

 استفاده از ميكروارگانيسم در تصفيه پساب ها :

آب هاي خروجي بسياري از صنايع حاوي تركيبات آلي و معدني است ، كه طي فرايند مورد استفاده قرار گرفته اند. اين تركيبات مناسب با ماهيتشان به درجات متفاوت سمي مي باشند. به عنوان مثال مي توان از محلول هاي سيانور دار كه در استخراج طلا بكار برده مي شود ، نام برد. بعضي از ميكروارگانيسم ها و يا آنزيم ترشح شده از آنها در تجزيه سيانور آزاد موثر بوده و در نتيجه در بهبود و ضعيت زيست محيطي پساب هاي سيانوري توليد شده از واحد هاي هيدرو متالوژي فلزات گرانبها نقش مهمي دارند. بازيابي فلزات و جذب آنها از دور ريز ها توسط باكتري ها بسار سريع بوده و معمولا از چند دقيقه تجاوز نمي كند. عبور پساب آلوده از حجم آلوده باكتري ( بيوماس) براي حذف عناصر آلوده كننده آن كافي مي باشد. آب خروجي راكتورهاي اتمي معمولا حاوي مواد راديواكتيو مي باشد. كه مقدار آن از يك تا چند ppm تغيير مي كند. و عملا بجز كاربرد باكتري ، ساير رو ش ها بصورت اقتصادي قادر به حذف آنها نيستند.

 استفاده در جذب يون هاي فلزي :

بعضي از موجودات ذره بيني قادرند يون هاي فلزات سنگين را از محلول ، بويژه محلول هاي رقيق جذب سطح خارجي خود كرده و بدين ترتيب اين يون هاي فلزي را از محلول جدا كنند. اين روش براي جدا سازي فلزات از پساب هي صنعتي و يا از محلول هاي حاصل از فرايندهاي هيررو متالوژي كاربرد فرآوان دارند.

 استفاده در استخراج فلزات :

در استخراج فلزات به روش هيدرو متالوژي يكي از مهمترين مراحل حل كردن كاني هاي معدني به كمك حلال مناسب بنحوي كه در اين فرايند قسمت بيشتر فلز مورد نظر به صورت محلول و يا رسوب در ايد. اكسيده كردن و انحلال ميكروبي سنگ هاي معدني بويژه سنگ هاي سولفوري كم عيار مهمترين جنبه كاربرد ميكروارگانيسم ها به منظور افزايش بازدهي حل شدن مي باشد كه در مورد كاني هاي طلادار و كانسنگ هاي اورانيم كاربرد صنعتي دارد. بكارگيري ميكروارگانيسم ها جهت تسريع واكنش هاي مورد نظر در حل كردن كه در نهايت به آزاد سازي آنها منجر مي شود. تحت عنوان فروشويي زيستي شناخته مي شود. مزاياياين روش نسبت به روش هاي ديگر عبارت اند از :

      ●   اثرهاي مضر زيست محيطي به مراتب كمتر بر روي منابع آبي و هوا
      ●   نياز به انرژي كمتر
      ●   عدم نياز به تجهيزات پيچيده و در نتيجه سرمايه گذاري كمتر
      ●   عمل حل كردن بيولوژيكي را مي توان در اعماق زمين و بدون استخراج معدني انجام داد.

محدوديت عمده بكار گيري اين روش ناشي از نياز به دانش فني و آگاهي عميق به مباني بيوتكنولوژي مي باشد. دست اندر كاران پروژه هاي تحقيقاتي در اين زمينه بايد حتما از مباني ميكروب شناسي ، بيوشيمي و بيوتكنولوژي اطلاع كافي داشته باشند.

چند نمونه كاربرد باكتري در مقياس صنعتي و نيمه صنعتي :

1- حل كردن ارانيوم ( توسط باكتري هاي TF از سنگ معدن حاوي پيريت پيروتيت)

2- استخراج طلا از سنگ هاي مقاوم طلا دار ( سنگ معدن پيريت و ارسينو پيريت)

3- حل كردن بيولوژيك رس ها و توليد آلومين


 گوگرد زدايي زيستي:

سوخت هاي فسيلي حاوي گوگرد در محصولات احتراق خود علاوه بر گاز هاي اكسيد گوگرد و اكسيز ازت ، مقداري غبار نيز وجود دارد. كه مجموعا از عوامل آلوده كننده محيط زيست مي باشند. باران هاي اسيدي ناشي از رها سازي اكسيد گوگرد در فضا ، حيات بسياري از گياهان و جانداران و بخصوص آبزيان را به خطر بيندازند. بعلاوه اين باران ها عامل خوردگي فلزات و سنگ هاي ساختمتني نيز مي باشند.
حذف گاز هاي الوده كننده از محصولات احتراق رقم بسيار بزرگي را تشكيل مي دهد. از همين رو جذف و يا كاهش مقدار گوگرد در سوخت هاي فسيلي اهميت بالايي براي صنايع دارد. حذف گوگرد مبتني بر فن اوري هاي فيزيكي و شيميايي ، مشكلاتي را به همراه دارد كه رويكرد به روش هاي بيوتكنولوژي را ناگزير نموده است. از ويژگي هاي مثبت آن اين است كه برخي از ميكروارگانيسم ها به طور اختصاصي فقط پيوند كربن - گوگرد را شكسته و با جدا كردن گوگرد بقيه مولكول آلي را رها مي كنند. در اينده نچندان دور گوگرد زدايي زيستي جايگزين روش هاي فيزيكي و شيميايي مي شود.
 

 كاربرد بيوتكنولوژي در صنايع مس :
نحوه معدنكاري مس در شيلي به طور مستقيم بر قيمت و ميزان خريد و فروش آن در بازار تاثير مي گذارد زيرا شيلي مهمترين توليدكننده مس در دنيا است. اين مطالب مشخص مي کنند كه تنها افزايش قيمت ها حائز اهميت نيست بلكه بايد راه هاي اقتصادي تري براي استحصال مس به دست آورد.
انتخاب عمليات بيوهيدرومتالورژي به طور گسترده اي به شرايط كاني شناسي مس بستگي دارد. بزرگترين كاربرد بيوتكنولوژي در صنايع معدني در بيوليچينگ كاني هاي كم عيار و باطله ها در توده هاي اسيدشويي است.‏
اگرچه سولفيدهاي مس ثانويه، كالكويست و كالكوپيريت بيشتر مورد اسيدشويي قرار مي گيرند، حتي كاني هاي كالكوپيريت نسبتا مقاوم نيز به عنوان منابع حائز اهميتي در روش اسيدشويي محسوب مي شوند.

براي آشنايي بيشتر با اين مفاهيم مي توانيد به كتاب " ف
ناوري ميكروبي در متالورژي" مراجعه كنيد. نويسندگان اين كتاب عبارت اند از : دكتر رامز وقار، دكتر منوچهر اوليا زاده و دكتر محمد رضا وقار. ناشر اين كتاب دانشگاه صنايع و معادن ايران است.