CC BY
165ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION
Оригинальная статья / Original article УДК 666.97;58.085
DOI: http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2018-3-112-128 ФИТОМАЙНИНГ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ © С.С. Тимофеева1
Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Российская Федерация, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
ЦЕЛЬ. Современный мир стремительно движется к экономическому укладу, основанному на использовании возобновляемого сырья, к построению биоэкономики. Целью настоящей работы явился обзор биогеотехнологий добычи цветных металлов и нового направления фитодобычи - фитомайнинга (с англ. phytomining), оценка перспектив и возможностей использования этой технологии для очистки техногенных грунтов и доизвлечения металлов из отработанных отходов. МЕТОДЫ. Проведен анализ перспектив внедрения разработанной в 2015 году технологической платформы «БиоТех2030» «Биоиндустрия и биоресурсы», призванной стать инструментом осуществления научно-технической и инновационной политики российской экономики. РЕЗУЛЬТАТЫ. Фитодо-быча осуществляется в настоящее время тремя методами: биовыщелачивание из отвалов, кучное биовыщелачивание/биооксидация и чановое биовыщелачивание/биооксидация минералов. Биовыщелачивание обычно относится к технологии биодобычи, применяемой для основных металлов, тогда как биооксидация минералов зачастую связана с золотоносными рудами и концентратами, которые трудно поддаются обработке. Преимуществом технологии являются низкие энергозатраты и отсутствие реагентов. ВЫВОДЫ. Сегодня фитомайнинг достаточно эффективно внедряется за рубежом, особенно в странах, добывающих цветные металлы и испытывающих интенсивную экологическую нагрузку. На предприятиях России работы по фитомайнингу находятся пока на стадии исследований. Необходимо объединить усилия ученых и специалистов-производственников для внедрения данной перспективной экологически чистой технологии.
Ключевые слова: фитомайнинг, технологическая платформа, цветные металлы, экологически чистая технология.
Информация о статье. Дата поступления 20 июля 2018 г.; дата принятия к печати 22 августа 2018 г.; дата он-лайн-размещения 28 сентября 2018 г.
Формат цитирования. Тимофеева С.С. Фитомайнинг: современное состояние и перспективы // XXI век. Техно-сферная безопасность. 2018. Т. 3. № 3. С. 112-128. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-3-112-128
PHYTOMINING: CURRENT STATE AND PROSPECTS
Svetlana S. Timofeeva
Irkutsk National Research Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, Russian Federation, 664074
PURPOSE. The modern world promptly moves to the economy based on renewable raw materials, to bio-economy development. The purpose of the article is to review non-ferrous metals extraction biogeotechnology and phytomining, to assess prospects and opportunities of using technogenic soil purification technology and additional recovery of metals from fulfilled waste. METHODS. The analysis of implementation prospects for Biotech 2030 platform "Bioindustry and bioresources" developed in 2015 and designed to become the instrument of scientific and technical and innovative policy of the Russian economy is carried out. RESULTS. Phytoproduction is carried out by three methods: bioleaching from
Тимофеева Светлана Семеновна, доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, e-mail: timofeeva@istu.edu
Svetlana S. Timofeeva, Doctor of Engineering, Professor, Head of Department of Industrial Ecology and Health and Safety, e-mail: timofeeva@istu.edu
Том 3, № 3 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 3 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ISNN 2500-1582
dumps, compact bio-leaching /bio-oxidation. Bio-leaching is a bio-production method used for main metals while bio-oxidation of minerals deals with gold-bearing ores and concentrates which are difficult to process. The advantages of the technology are low energy consumption and lack of reagents. CONCLUSIONS. Today phytomining is being rather efficiently implemented abroad, especially in countries extracting non-ferrous metals and experiencing intensive environmental pressure. In Russia, this method is being studied. It is necessary to combine efforts of scientists and production specialists for implementing the perspective environmentally friendly technology. Keywords: phytomining, technological platform, non-ferrous metals, environmentally friendly technology
Information about the article. Received on July 20, 2018; accepted for publication on August 22, 2018; available online on September 28, 2018.
For citation. Timofeeva S.S. Phytomining: current state and prospects. XXI vek. Tekhnosfernaya bezopasnost' = XXI century. Technosphere Safety, 2018, vol. 3, no. 3, pp. 112-128. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-3-112-128. (In Russian)
Введение
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION
Мир, в котором мы живем, развивается сверхдинамично, с высокой скоростью: постоянно появляются принципиально новые технологии во всех сферах деятельности и документы, на государственном уровне определяющие вектор развития страны на ближайшую и долгосрочную перспективу. Экологические проблемы третьего тысячелетия - одни из самых острых и злободневных. К сожалению, особенностью нашего времени стало беспрерывно увеличивающееся химическое загрязнение окружающей среды как органическими веществами синтетического происхождения, так токсичными металлами и радионуклидами. Металлы извлекаются из недр и рассеиваются в объектах техносферы, создавая угрозу здоровью и для ныне живущего человека, и для будущих поколений. Попадая в окружающую среду, токсичные металлы либо надолго задерживаются в почвах, либо с водотоком и ветром распространяются на сотни и тысячи километров от мест сбрасывания. Время удаления металлов из загрязненных почв составляет: для цинка -от 70 до 510 лет; для кадмия - от 13 до 110 лет; для меди - от 310 до 1500 лет; для свинца - от 740 до 5900 лет. В то же время металлы являются неотъемлемым компонентом практически в любом виде производства, главным элементом конструкционных материалом и незаменимы в электротехнике.
С водой, воздухом и пищей токсины попадают в организмы человека и животных, что приводит к негативным последствиям - от острого отравления со смертельным исходом до заболеваний, проявляющихся лишь через годы. Многочисленные статистические данные свидетельствуют об ухудшении генофонда, увеличении числа детей с теми или иными отклонениями от физиологической или психической нормы. Специфические и неспецифические заболевания, которые поражают нас сегодня из-за хронической интоксикации, приводят как минимум к снижению качества жизни.
Российская Федерация является сегодня одним из мировых лидеров по производству цветных металлов. В частности, Россия занимает второе место по объемам производства алюминия, уступая первенство Китаю, на долю которого приходится 45% всего алюминия в мире. В 2016 году в РФ было произведено 3,6 млн тонн алюминия, это составляет 6,8% от мирового объема [1]. На рынке меди Россия обеспечивает около 4,7% мирового производства; за 2014 год российские компании произвели 892 тыс. тонн меди. Мировые запасы никеля оцениваются в 75 млн тонн, из них около 70% сосредоточено в 5 странах: Россия занимает 4 место в этом списке, ее запасы составляют 6,1 млн тонн. По итогам 2014 года, в России было произведено 285 тыс. тонн никеля.
ISNN 2500-1582
Том 3, № 3 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 3 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION
Экологическая нагрузка на окружающую среду от производства цветных металлов реализуется: через пылегазовые выбросы, которые рассеиваются в атмосферном воздухе, оседают на почву, растения, открытые водоемы и загрязняют их свинцом, медью, цинком, ртутью, никелем, сурьмой, мышьяком и другими веществами, что наносит ущерб плодородию почв, качеству растений, открытым водоемам; через
Современный мир стремительно движется к новому экономическому укладу, основанному на использовании возобновляемого сырья, к построению биоэкономики. Двигателем технологического развития биоэкономики является плавный переход от химической индустрии, основанной на ископаемом углеводородном сырье, к зеленой индустрии на основе возобновляемого сырья (биомассы).
В РФ в 2015 году разработана технологическая платформа «БиоТех2030» «Биоиндустрия и биоресурсы», призванная стать инструментом осуществления научно-технической и инновационной политики российской экономики [2].
В рамках технологической платформы предполагается развитие таких направлений, как биогеотехнология и природоохранные (экологические) биотехнологии.
Биогеотехнология, иначе биодобыча, представляет собой набор методов извлечения минералов в условиях минимального воздействия на окружающую среду. Экологические биотехнологии - это комплекс методов очистки вод, грунтов и атмосферы с использованием метаболического потенциала биологических объектов: микроорганизмов, растений, грибов, насекомых, червей и других организмов. Экологические биотехнологии могут эффективно использоваться для ликвидации накопленного экологического ущерба прошлой хо-
размещение твердых отходов в отвалах и шламонакопителях; через загрязнение водных объектов рудничными и сточными водами.
Осознание необратимости хронической интоксикации при производстве цветных металлов заставляет осуществлять поиск нетрадиционных технологий извлечения металлов из объектов окружающей среды, рудных месторождений.
зяйственной деятельности.
Цель настоящей работы - обзор современных биогеотехнологий добычи цветных металлов и нового направления фито-добычи - фитомайнинга (с англ. phytomining), оценка перспектив и возможностей использования этой технологии для очистки техногенных грунтов и доизвлече-ния металлов из отработанных отходов.
В рамках экологизации цветной металлургии в период 2015-2017 гг. опубликованы информационно-технические справочники по наилучшим доступным технологиям [ИТС 3-2015 «Производство меди»; ИТС 11-2016 «Производство алюминия»; ИТС 12-2016 « Производство никеля и кобальта»; ИТС 13-2016 «Производство свинца, цинка и кадмия»; ИТС 14-2016 «Производство драгоценных металлов»], в которых определены экологические критерии технологий производства металлов и новые направления совершенствования технологий добычи металлов из разных сред.
Такими перспективными экологически целесообразными технологиями являются технологии биодобычи как альтернатива технологиям традиционным физико-химическим методам обработки минералов [3].
Биодобыча - общий термин, описывающий обработку металлосодержащих руд и концентратов с помощью биологиче-
Том 3, № 3 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 3 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ISNN 2500-1582
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION
ской (или микробиологической) технологии. В 40-е годы ХХ века были выделены и изучены бактерии Thiobacillus ferrooxidans (сейчас - Acidithiobacillus ferrooxidans), способные выщелачивать металлы из сульфидных руд. В 1958 году компания «Kennecott Mining» запатентовала использование Thiobacillus ferrooxidans для извлечения меди и применение биогидрометал-лургической обработки для получения этого металла из низкосортных медных руд с месторождения «Bingham Canyon Mine» возле Солт-Лейк-Сити (Юта, США).
Сегодня выщелачивание/извлечение металлов - использование ацидофильных хемолитотрофных микроорганизмов, окисляющих закисное железо, элементную серу и ее восстановленные соединения, в том числе множество сульфидных минералов, - широко применяется для извлечения благородных металлов или выщелачивания цветных металлов из горных пород, руд, продуктов их обогащения (концентратов) и отходов горно-перера-батывающей промышленности.
Биодобыча осуществляется в настоящее время тремя методами: биовыщелачивание из отвалов, кучное биовыщелачивание/биооксидация и чановое биовыщелачивание /биооксидация минералов. Биовыщелачивание обычно относится к технологии биодобычи, применяемой для основных металлов, тогда как биооксидация минералов зачастую связана с золотоносными рудами и концентратами, которые трудно поддаются обработке.
Биовыщелачивание из отвалов в промышленных масштабах было впервые применено 50 лет назад и в настоящее время используется при добыче меди: низкосортное сырье с содержанием меди менее 0,5% дробят, складывают в отвалы глубиной до 60 м, сверху с помощью оросителей подают окисленную воду. При прохождении раствора через отвал создаются благоприятные условия, которые способствуют росту микроорганизмов, ускоряю-
щих разрушение минералов, содержащих сульфидизированную медь.
Процесс выщелачивания меди из отвалов может занимать десятилетия вследствие большого размера частиц руды, низкой эффективности прохождения раствора сквозь отвал и слабого насыщения кислородом, что ограничивает активность микробов.
Биодобыча применяется для выщелачивания медных руд и проведения предварительного этапа обогащения золотых руд, в которых золото связано с сульфидными минералами.
Кучное биовыщелачивание широко используется для извлечения меди из вторичных медных руд, содержащих минералы халькопирит (Си^) и ковеллин (CuS).
Руду дробят до 19 мм и менее, а затем перемешивают вместе с закисленной водой во вращающихся барабанах, что способствует проникновению в руду микроорганизмов. Затем руду отвалообразовате-лем укладывают в рудный штабель, основание которого выстилают высокоплотным полиэтиленом. На него кладут перфорированные дренажные трубы с выходящими коллекторами (линиями стока) для вывода продуктивных медных растворов. Внутри штабеля руды монтируют сеть пластиковых линий для подачи воздуха. Через них воздух направляют в кучу к микроорганизмам с помощью внешних воздушных станций. На поверхности рудного штабеля монтируют систему орошения для подачи кислых растворов. Таким образом, повышенная кислотность и избыток сульфидных минералов и железа способствуют появлению и развитию микроорганизмов, облегчающих извлечение меди.
Продуктивные медьсодержащие растворы поступают на извлекательную фабрику, где медь восстанавливают из растворов. Максимальное извлечение меди при биовыщелачивании составляет 80-90% при продолжительности процесса 250-350 дней.
ЛА
ISNN 2500-1582
Том 3, № 3 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 3 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION
Принципиальные преимущества кучного биовыщелачивания заключаются в быстром запуске и вводе объекта в эксплуатацию, низких затратах, отсутствии любых токсичных выбросов, а также минимизации или полном отсутствии сбросов воды, так как все растворы циркулируют в замкнутом цикле.
Чановый реактор (Aerated continuous stirred-tank reactor - CSTR) для биовыщелачивания обычно применяется с целью переработки концентратов полезных минералов. Реактор позволяет существенно снизить расходы на переработку сульфидных концентратов [4].
Процесс CSTR осуществляется в серии больших, объемом 380 м3, емкостей
(биореакторов) из нержавеющей стали. Емкости оборудованы мешалками, удерживающими мелкое золото во взвешенном состоянии и обеспечивающими эффективную передачу диоксида углерода в раствор, что необходимо для деятельности микроорганизмов (их количество может достигать 109 и более на мл раствора).
Поскольку этот процесс является продолжительным, внесение в него микроорганизмов требуется лишь однажды. Воздух, подаваемый специальными устройствами, подходит к нижней лопасти мешалки. Внутреннее кольцо, по которому циркулирует охлаждающая вода, крепится по стенкам емкости.
Результаты и их обсуждение
В России разработкой биогеотехно-логии извлечения золота, меди и других металлов с 70-х годов ХХ века занимались сотрудники Иргиредмета.
Исследователями были обнаружены и выделены специальные гетеротрофные бактерии и продукты их метаболизма, способные растворять золото. Проведены технологические исследования в условиях агитационного, чанового и кучного выщелачивания золота из бедных руд. Изучен процесс осаждения коллоидного и растворенного золота микроскопическими грибами типа Aspergillus niger and Aspergillus orizal. Разработана принципиальная схема био-гидрометаллургического процесса извлечения золота из сульфидных руд и концентратов. Осуществлена технологическая оценка концентратов девяти действующих и трех проектируемых ЗИФ. Проведены укрупненные и полупромышленные испытания биогидрометаллургической технологии на специально созданных для этой цели непрерывно действующих пилотных установках чанового и кучного выщелачивания. По результатам испытаний произве-
дена технико-экономическая оценка процесса и выданы исходные данные (технологические регламенты) для проектирования опытно-промышленных и промышленных установок (руды месторождений «Олимпиадинское», «Албазино», «Дара-сун», «Тасеевское» - в РФ; «Кокпатас» и «Даугызтау» - в Узбекистане).
С 2000 по 2010 гг. ОАО «Иргиред-мет» выполнил лабораторные и полупромышленные испытания технологии биоокисления для месторождений «Кючус», «Албазино», «Кокпатас», «Березняков-ское», «Ведуга», «Боголюбовское» и др. [5].
Технология кучного выщелачивания никеля, меди, цинка и кобальта из бедных полиметаллических отработана и внедрена Финской компанией «Talvivaara Mining Company Р1с.» (ТМСР), и в 2009 году по данной технологии добыто 325 т никеля и 820 т цинка, объем добычи в 2012 году достиг 50 тыс. т [6].
Анализ общих тенденций развития биогеотехнологий показывает, что постепенно идет процесс освоения и внедрения биологических методов извлечения цвет-
Том 3, № 3 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 3 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ISNN 2500-1582
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION
ных металлов с участием микроорганизмов, грибов, микроводорослей.
Среди относительно новых способов добычи металлов, а также способов очищения загрязненных почв особое место занимает фитодобыча, или фитомайнинг. Сущность фитодобычи заключается в использовании естественной способности растений аккумулировать тяжелые металлы в собственной биомассе с последующей утилизацией этих растений (компостирование, сжигание и др.) с целью получения металлов.
Технология фитомайнинга своими корнями восходит к технологиям очистки сточных вод на полях орошения и биологических прудов с посадками водных растений, получивших интенсивное развитие в восьмидесятые годы ХХ века [7-13]. Для очистки почв предложено также использовать растения. Эта технология получила название «фиторемедиация»; она основана на том, что многие виды растений способны накапливать тяжелые металлы, причем их концентрация в тканях и органах растений может в десятки и даже сотни раз превышать содержание в окружающей среде.
В настоящее время активно разрабатывается несколько областей фитореме-диации - «зеленой технологии» очистки окружающей среды. Методы ремедиации подразделяются согласно месту применения и используемых технологий. Различают методы: in situ, применяемые на месте очистки; и ex situ, использующие термические, химические и биологические методы вне полевых условий [14].
Основными направлениями фито-ремедиации являются:
- фитодеградация (фитотрансфор-мация) - катализируемая ферментами переработка загрязнителей, преимущественно органического происхождения, внутри тканей растений;
- фитоэкстракция - использование растений-гипераккумуляторов для извле-
чения тяжелых металлов из почв и их концентрирование в вегетативной массе;
- фитоиспарение (фитоволатилиза-ция) - использование растений для выноса поллютантов из почвы посредством трансформации их в летучую форму и транспи-рации в атмосферу;
- фитостабилизация - процесс иммобилизации поллютантов в субстрате посредством их накопления в корнях растений.
Первые упоминания о фитодобыче -фитомайнинге появились в качестве составляющей темы фиторемедиации как комплекс методов очистки окружающей среды посредством применения зеленых растений, в частности использования их аккумулирующей способности.
Как отдельное направление фитодобыча появилась в 1997 году с открытием явления накопления золота в растениях, и в 1998 году уже сформировалась концепция фитодобычи золота. В 2003 году были проведены фундаментальные полевые исследования в Новой Зеландии и Бразилии, подтверждающие данную концепцию. Растения, способные аккумулировать высокие концентрации тяжелых металлов, называются гипераккумуляторами. Причем, было установлено, что концентрация тяжелых металлов в таких растениях может быть в 100 раз больше в сравнении с обычными растениями - не аккумуляторами. Гипераккумуляторы тяжелых металлов были впервые обнаружены в 1895 году среди растений на почвах в районе цинковых рудников в Германии. Это Thlaspi caerulenscens J. C. Presl (Thlaspi alpestre L.) - ярутка альпийская - двулетнее травянистое растение из семейства капустных. Содержание цинка в ярутке альпийской составляло 17% в пересчете на сухой вес [15].
Термин «гипераккумуляторы» впервые был применен к растениям, накапливающим в биомассе никель в концентрациях до 1000 мкг/г сухой массы. Сегодня науке уже известно около 300 видов расте-
ISNN 2500-1582
Том 3, № 3 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 3 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION
ний-гипераккумуляторов никеля, 26 - кобальта, 24 - меди, 16 - цинка, 19 - селена, 11 - магния, 1 - кадмия и 1 - таллия [16]. Перечень растений, способных поглощать и накапливать металлы, достаточно широк и постоянно расширяется. Регулярно появляются публикации, где сообщается о фи-
тоэкстракционных способностях растений, прежде всего произрастающих в районах добычи полезных ископаемых [17].
В таблице приведены наиболее известные растения-гипераккумуляторы тяжелых металлов.
Результаты накопления металлов в растениях и продукция биомассы растений
(по Sheoran, Sheoran, & Poonia, 2009) Results of accumulation of metals in plants and plant biomass production _(by Sheoran, Sheoran, & Poonia, 2009)_
Металл Растение Концентрация мг/кг сухого материала Биомасса кг/га
Кадмий Thlaspi caerulenses (альпийский пенниграсс) 3000 4000
Кобальт Haumaniastrum robertii (из семейства мяты) 10200 4000
Медь Haumaniastrum katangense (из семейства мяты) Ipomoea alpine (ипомея) 8356 5000
Золото Brassica juncea (горчица сарепская) 10 20,0
Свинец Thlaspi rotundifolium (круглолистный мороз) 8200 4000
Марганец Macadamia Neurophylla (макадамия) 55,000 30,000
Никель Alyssum bertolonii (алиссум) 13,400 17000 9000 18,000
Таллий Iberis intermedia (иберис) 4055 8000
Уран Atriplex confertifolia (алиссум) 100 10,000
Цинк Thlaspi calaminare (ярутка) 10,000 400
Том 3, № 3 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 3 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ISNN 2500-1582
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION
Адаптация названных растений к воздействию тяжелых металлов возникла в результате эволюции, развилась из толерантности к тяжелым металлам и позволила им занять новую экологическую нишу, не доступную другим растениям. Именно эту способность предлагают использовать для
к/
осуществления технологического процесса биодобычи металлов - фитомайнинга.
Ведущими специалистами в данной области во главе с Робертом Бруксом была предложена технологическая схема фитодобычи, представленная на рисунке.
Модель возможной экономически эффективной модели фитодобычи Model of the possible economically efficient model of phytoproduction
Том 3, № 3 2018 Vol. 3, no. 3 2018
XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ISNN 2500-1582
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION
Цикл фитодобычи начинается с этапа выбора и посева соответствующего сорта растения-гипераккумулятора и, если требуется, с подготовки почвы под высаживаемое растение. В период ожидания дозревания, когда растение достигает максимальной высоты, почву обрабатывают специально подобранным химическим веществом, например, для растворения золота. Растение поглощает золото из почвы в процессе «дыхания»: из крошечных пор на поверхность листьев выступает вода, а драгоценный металл накапливается в биомассе. Сбор урожая гипераккумуляторов производят стандартными агротехническими способами. Непосредственная обработка биомассы гипераккумуляторов осуществляется в зависимости от вида растения и поставленных целей производства [18].
Выделять накопленные металлы из биомассы растений можно различными методами. К примеру, предложено компостирование и прессование биомассы, что позволяет значительно уменьшить ее количество, а также затраты на транспортировку и дальнейшую переработку. Одним из вариантов экономичной и эффективной переработки вегетативной биомассы, содержащей тяжелые металлы, является получение электрической и тепловой энергии при ее сжигании. Из золы, представляющей собой биоруду, извлекаются металлы. Этот метод в настоящее время широко применяют за рубежом [19].
Предложен еще один экономичный способ обработки биомассы, содержащей металл, - пиролиз растительного сырья в анаэробных условиях, что исключает эмиссию золы и газов в атмосферу. Показано, что при такой обработке 99% металла концентрируется в получаемом коксе, который может быть вторично использован [20].
Для непосредственного извлечения металлов растения собирают обычным способом, затем высушивают. В дальней-
шем сухую биомассу сжигают для получения золы с утилизацией либо без утилизации тепла. Органический материал может быть обработан путем обжига, спекания или плавления при температуре 260-8160С, что позволяет извлекать металл из золы или руды обычным способом очистки металлов (растворение в кислоте, электролитическое выделение) [21].
Технологии фитомайнинга разрабатываются применительно к конкретному металлу, при этом производится выбор растений, условия их культивирования, сбора и извлечения металлов.
Наиболее перспективно использования технологии фитомайнинга для извлечения благородных металлов. В 2002 году исследовательская группа под руководством профессора Хорхе Гарде-Торресдей из Техасского университета в Эль-Пасо (США) сообщила об открытии на-ночастиц золота в растениях люцерны. Авторы утверждают, что драгоценные металлы накапливаются как наночастицы и могут быть извлечены и использованы в качестве катализаторов.
Croesus Projects Ltd. занимается разработкой проектов в области фитомайнинга золота в Китае, Мексике и Индонезии, создавая рабочие места в бедных регионах.
Фитомайнинг платины и палладия был впервые исследован Amplats (Anglo American) в Южной Африке с 2001 по 2003 гг. Сегодня эта технология разрабатывается консорциумом PHYTOCAT, финансируемым G8, для получения наноча-стиц, используемых для катализа промыш-ленно важных химических реакций [22].
В течение 2003 г. в сотрудничестве с Companhia Vale do Rio Doce на руднике Фазенда Бразилией в Баия, Бразилия, было проведено полевое демонстрационное исследование по фитоэкстракции золота. Была изучена способность растений Brassica juncea (индийская горчица) и Zea mays
Том 3, № 3 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 3 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ISNN 2500-1582
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION
(кукуруза) расти на окисленных рудных отходах, содержащих 0,6 г/т золота, и поглощать золото после обработки цианидом и тиоцианатом. Brassica juncea показала лучшую способность концентрировать золото, давая в среднем 39 мг/кг после обработки цианидом натрия. Установлено, что собранная биомасса 10 т/га (сухая) с концентрацией золота 100 мг/кг (100 г/т), дает 1 кг золота на гектар, что может быть экономически целесообразным [23, 24].
Технология фитомайнинга опробована в полевых условиях на шахтном хво-стохранилище Магистральной шахты в штате Синалоа, Мексика. В качестве фито-экстракторов использовали местные виды растений Helianthus annuus L. (подсолнечник) и Kalanchoe serrata L. (магия башни) в сочетании с химическими добавками: цианида натрия, тиоцианата аммония, тиосульфата аммония и тиомочевины - для повышения эффективности поглощения золота. Экспериментально установлено, что растения Kalanchoe serrata L. накапливают в биомассе: меди - более 4 мг/кг, золота - 9 мг/кг в сухой биомассе. Для Helianthus annuus L. средняя концентрация меди достигала 118 мг/кг в корнях, 141 мг/кг в стебле и 119 мг/кг в листьях; средняя концентрация золота составляла 15 мг/кг в листьях, 16 мг/кг в корнях и 21 мг/кг в растительных стеблях. Авторы просчитали экономику технологии извлечения золота из хвостохранилища и пришли к заключению, что технология фитоэкстракции может использоваться для извлечения драгоценных металлов из хвостохранилищ и что при текущей рыночной цене на золото это восстановление может быть экономически выгодным [25].
В качестве аккумуляторов золота испытывали также овощные растения, в частности, морковь, редис, красную свеклу и лук [26]. Экспериментально установлено, что в большинстве случаев концентрации золота были выше в корнях, чем в наземном растительном материале. Самые вы-
сокие средние концентрации золота обнаружены в корнях моркови (48,3 мг/кг сухого веса) и корнях двух сортов редиса (113 и 102 мг/кг сухого веса). Из-за очень высокого выхода биомассы моркови (16 т/га сухой массы) авторы рекомендуют использовать для биодобычи золота выращивание моркови.
В качестве аккумулятора золота испытаны растения, произрастающие в Австралии. Trifolium repens выращивали на руде с содержанием 1,75 г/т золота и обрабатывали 0,1 г/кг и 1 г/кг цианида в виде водного раствора. Надземную биомассу собирали через неделю после обработки и определяли концентрацию золота. Средние концентрации золота до 27 г/т (сухая масса) были обнаружены в растительной ткани. Более высокие концентрации золота обычно наблюдали в стеблях и старых листьях, низкие - в молодых листьях. Растения, выращенные при цианидной обработке 1 г/кг, как правило, имели более высокие концентрации золота в растительной ткани, чем растения, выращенные с цианидом 0,1 г/кг. Это исследование демонстрирует потенциальное использование растений для извлечения и концентрирования золота из низкосортной руды и отходов [27].
В Индонезии, в Центральном Ломбоке, в период с апреля по июнь 2015 года проводились полевые испытания технологии фитомайнинга золота из хвостохранилища. В хвостах выращивали табак с орошением цианидом натрия. Затем биомассу собрали (100 кг сухой биомассы) и сожгли. К табачной золе добавили боракс и серебро, провели плавку при высокой температуре и получили слиток. Масса финального слитка (39 г) оказалась больше массы серебра, используемого в качестве коллектора (31 г), что указывает на восстановление металлов из биомассы в процессе плавки. Выход золота составил 1,2 мг/кг сухой массы биомассы. Авторы утверждают, что, несмотря на необходимость оптимизации процесса, опробованная технология извле-
ISNN 2500-1582
Том 3, № 3 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 3 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION
чения золота из биомассы технически осуществима на оборудовании действующего предприятия и таким образом может быть организована кустарная и мелкомасштабная добыча золота [28, 29].
Ранее Krisnayanti B. и Anderson C.W.N. в 2011 году были проведены испытания в местечке Секотонг Западного района Ломбок. Участок хвостохранилища с концентрацией золота в диапазоне 0,58-6,58 м.д. был засажен маниокой, кукурузой (Zea mays), Brassica juncea и подсолнечником. Через три месяца установили: выжили маниока и кукуруза; накопление золота в кукурузе достигло 3,4 ррт, маниоке - 1,94 [30].
В престижном конкурсе FameLab International 2017 победила молодая исследовательница из Южной Африки Tshiamo Legoale, которая предложила технологию добычи золота путем извлечения из почв посадками пшеницы. Автор доказала, что в корнях пшеницы содержатся ферменты, способствующие растворению золота и накоплению их в стеблях. Золото выделяют сжиганием. Для Южной Африки рекультивация загрязненных территорий подобным образом поможет в решении как экологических проблем, так и продовольственных [31].
Технология фитомайнинга разрабатывается также для целей биодобычи никеля. Первые опыты проводились в Калифорнии с использованием Streptanthus, где было установлено, что можно получить до 100 кг металла с гектара посевов. Андерсон и другие оценили фиторемедиационный потенциал Alyssum bertolonii из Италии и Berkheya coddii из Южной Африки. В условиях in situ в Тоскане урожайность Alyssum bertolonii достигала 4,5-12 т/га, выход металла - 7,6 кг/га. В аналогичных испытаниях с Berkheya coddii урожайность составила 20 т/га.
Необычная гипераккумуляция
(> 500 мг/кг сухой массы) таллия была
определена в Iberis intermedia и Biscutella laevigata (Brassicaceae) из южной Франции. Иберис содержал до 0,4% таллия (4000 мг/кг) в сухом веществе растения, а биску-телла - свыше 1,5%. Авторы подсчитали, что с использованием ибериса чистый доход в размере 1200 долл. США/га был бы возможен с выходом биомассы 10 т/га, содержащей 0,08% таллия в сухом веществе. Точка безубыточности (чистый доход 500 долл. США/га) потребует 170 мг/кг (0,017%) таллия в сухом веществе [32, 33].
Совсем недавно работа в Малайзии привела к открытию целого ряда гипераккумуляторов, в соке некоторых из которых содержится до 16% никеля. Это тропические растения, в основном деревья. В частности, зрелый образец конкретного вида Rinorea bengalensis может содержать до 5 кг никеля. Одой из самых перспективных никелевых металлических культур является кустарник Phyllanthus securinegoides, он содержит от 1 до 2,5 процента никеля в листьях [34].
Харрис и др. [35-37] рекомендуют использовать для условий Австралии в качестве гипераккумулятора Berkheya coddii на богатых никелем серпентиновых почвах - с выработкой энергии из собранной биомассы. При этом прогнозируется прибыль в размере ~ 26 000 AU $/га/урожай с использованием индуцированного накопления металла.
Технология фитомайнинга испытана на змеевидных почвах в Албании и также рекомендована к внедрению [38].
Выполнены исследования по подбору гипераккумуляторов для извлечения кадмия и мышьяка. Экспериментально установлено, что Solanum nigrum L. эффективно извлекает данные металлы: концентрация кадмия в стеблях увеличивается с 122 до 387 мг/кг, при этом коэффициент переноса кадмия и коэффициент биоаккумуляции > 1,0 [39].
Технология фитомайнинга испытана
Том 3, № 3 2G1S XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 3 2G1S XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ISNN 25GG-15S2
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION
в горном районе Les Malines в регионе Лангедок (юг Франции). Авторам удалось найти виды растений, перспективных для извлечения цинка, свинца, талия. Это Anthyllis fragaria, Thlaspi caerulescens, Iberis intermedia и Silene latifolia. Silene latifolia является новым гипераккумулятором таллия (1500 мг/кг-1) [40, 41].
По данным [42], таллий может накапливаться при высокой концентрации в зеленой капусте (Brassica oleracea L. var. Capitata). Испытания проводили в юго-западной провинции Гуйчжоу, Китай. Установлено, что накопление таллия в тканях зеленой капусты происходит по убыванию: старые листья > свежие листья > стебли « « корнеплоды. Стебли функционируют как канал для транспортировки таллия к листьям, в них было обнаружено более 80% металла.
Технология биодобычи перспективна для извлечения редких металлов, таких, например, как рений. Рений является одним из самых редких (7 * 10-8%) и наиболее широко рассеянных элементов на земной поверхности. Вследствие его дефицита рений является одним из самых дорогих металлов на мировом рынке, он очень востребован аэрокосмической промышленностью для производства высокотемпературных лопастей турбины с суперсплавкой. Изучена способность индийской горчицы экстрагировать и накапливать рений. В условиях теплицы в течение 45 и 75 дней выращивали горчицу на органическом субстрате с содержание рения. Результаты показали, что содержание рения в растениях достигает: от 1553 до 22 617 мг/кг-1 за
W» 1
45 дней и от 1348 до 23 396 мг/кг-1 за 75 дней. Авторы утверждают, что фито-майнинг является перспективным для добычи редкого металла [43-45].
Таким образом, в настоящее время, по данным зарубежных исследований, в разных частях земного шара фитотехноло-гия экстрагирования и добычи металлов из бедных руд, загрязненных почв развивает-
ся достаточно быстро, проведены промышленные испытания.
Очевидны как достоинства, так и недостатки фитодобычи. К недостаткам можно отнести:
- необходимость применения токсичных реагентов;
- узкая область применения, так как почва должна удовлетворять ряду требований для благоприятного выращивания гипераккумуляторов;
- для получения положительного экономического эффекта от фитодобычи необходимо наличие определенной концентрации металлов в почве. При концентрации металлов в надземных частях растений выше 2,5-5,0% извлечение металлов становится экономически выгодным;
- ограниченные объемы производства;
- сезонность производства (получение металлов возможно только в период вегетации растений).
Среди достоинств способа следует отметить, что он имеет гораздо более упрощенную техническую и технологическую схему производства по сравнению с традиционными методами добычи металлов и как следствие требует меньших капитальных затрат. Данное направление исследований представляет огромный интерес для промышленных регионов РФ, и в частности районов добычи меди, никеля золота, таких как Южный Урал, Норильск, Бодайбинский район и другие, где сконцентрирована основная часть экологически опасных производств, длительное время оказывавших негативное воздействие на окружающую среду.
В частности, применительно к районам добычи и переработки медных руд предложено использовать в качестве биоаккумуляторов такие растения, как: Пырей ползучий (Elytrigia repens); Житняк гребенчатый (Agropyron cristatum); Овсяница луговая (Festuca pratensis); Мятлик луговой (Poa pratensis). Исследования проводили в
ISNN 2500-1582
Том 3, № 3 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 3 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION
полевых условиях путем создания площадок фиторемедиации с одновидовым посевом исследуемых трав. Площадь каждой площадки составляла 5 м2. Верхний слой почвы подвергали рыхлению на глубину от 20 до 30 см с предварительной механической очисткой. Исследования выполняли в трехкратной повторности. Установлено, что разные растения накапливают металлы в концентрациях, существенно превышающих исходные в почвах. Распределение тяжелых металлов в листьях исследуемых растений можно представить по каждому из изученных металлов убывающим рядом. Elytrigia repens: (Cu, Ni, Zn) > Fe > Pb > Cd; Agropyron cristatum: (Fe, Cu, Zn, Pb) > Ni >
> Cd; Festuca pratensis: Zn > Ni > (Fe, Cu, Cd, Pb); Poa pratensis: (Pb, Ni, Zn) > Cd >
> (Fe, Cu) [46,47].
Для извлечения золота в Забайкалье апробировано использование кукурузы [48].
Чертов В.В. [49] запатентовал способ извлечения металлов из почвы с использованием биомассы растений, предложив в качестве аккумулятора металлов использовать борщевик. Борщевик, при-
знанный сорняком, стремительно захватывает значительные территории России, Казахстана, Западной Европы, при этом в Западной Европе действуют правительственные и общественные программы по его уничтожению без какой-либо утилизации.
Борщевик отличается высокой урожайностью - до 250 тонн на гектар. Совпадение трех факторов: высокая урожайность, способность к гипераккумуляции металлов и беззатратная добыча (уничтожение вредного сорняка) - делают борщевик уникальным растением для альтернативной добычи металлов. Автор определил, что борщевик является растением, способным к гипераккумуляции металлов в естественных условиях без применения активации реактивами. В районах произрастания растение аккумулирует находящиеся на данной территории металлы с увеличением содержания в биомассе до промышленного содержания. Установлено, что содержание в золе борщевика металлов достигает, г/т: ванадия - 860; хрома - 480; меди - 1600; цинка - 480; циркония - 330; ниобия - 230; тантала - 14.
Заключение
Сегодня фитомайнинг достаточно эффективно внедряется за рубежом, особенно в странах, добывающих цветные металлы и испытывающих интенсивную экологическую нагрузку. Преимуществом технологии являются низкие энергозатраты и отсутствие реагентов. На предприятиях
России работы по фитомайнингу находятся пока на стадии исследований. Необходимо объединить усилия ученых и специалистов-производственников для внедрения данной перспективной экологически чистой технологии.
Библиографический список
1. Экономика России, цифры и факты [Электронный ресурс]. URL: http://utmagazine.ru/posts/10561-ekonomika-rossii-cifry-i-fakty-chast-8-metallurgiya (12.05.2018).
2. Российская технологическая Платформа «Био-Тех2030» [Электронный ресурс]. URL: 1"1йр://биотех2030.рф/ (12.05.2018).
3. Биодобыча минерального сырья [Электронный
ресурс]. URL:
https://zolotodb.ru/articles/metallurgy/lixiviation/11188 (12.05.2018).
4. Jack Caldwell/ Biotechnology - Mining Technology -InfoMine. Available at:
http://technology.infomine.com/reviews/Biotechnology/w elcome.asp?view=full (accessed on 12 May 2018).
5. Международный симпозиум по
Том 3, № 3 2G1S XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 3 2G1S XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ISNN 25GG-15S2
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION
биогидрометаллургии IBS 2011 [Электронный ресурс]. URL:
https://zolotodb.ru/artides/placer/lixiviation/10513 (12.05.2018).
6. Переработка никельсодержащих руд методом кучного бактериального выщелачивания. Опыт финской фирмы «Talvivaara». [Электронный ресурс]. URL: https://zolotodb.ru/articles/foreign/10151 (12.05.2018).
7. Rosenkranz T., Kisser T., Wenzel W.W., Puschen-reiter M. Waste or substrate for metal hyperaccumulat-ing plants - The potential of phytomining on waste incineration bottom ash. Sci. total Environ, Jan 1 -pp. 910-918.
8. Seidel K. Macrophytes and water purification, in: Biological Control of Water Pollution. J. Tourbier and R.W. Pierson, eds., Pennsylvania University Press, Philadelphia, pp. 109-122.
9. Timofeeva S.S., et al. Treatment of sewage containing aromatic amines with participation of macrophytes. Actahydrochim. hydrobiol. 1987. Part. 1. Bd. 15. Hf. 6, pp. 611-622; 1988. Part. 2. Bd. 16. Hf. 1, pp. 73-80.
10. Timofeeva S.S., Stom D.I. Present and perspectives of using hydrobotanic treatment for sewage waters. ActaHydrochim. Hydrobiolv. 1986, vol. 16, no. 3, pp. 299-312.
11. Timofeeva S.S., Timofeev S.S., Ulrich D.V., Bryu-khov M.N. Environmental phytotechnologies in eastern Siberia and south Ural. 14th International Multidiscipli-nary Scientific GeoConference & EXPO: Albena, Bulgaria, 17-25 June, 2014, pp. 259-266.
12. Timofeeva S.S., Zhmurona T.M. Phytoremediation of Excavation in Eastern Siberia. 5th International conference Moderns technologies for nondestructive testing IOP Conf. Series Materials Science and Engineering 189, 2017, 012034, DOI: 10.1088/1757 -899X/189/1/012034
13. Гончарова Н.В. Фиторемедиация: новая стратегия использования растений для очистки почвенного покрова // Экологический вестник. 2010. № 4 (14). C. 5-13.
14. Assunao A.G.L., Schat H., Aarts M.G.M. Thlaspi caerulenscens, an attractive model species to study heavy metal hyperaccumulation in plants. New Phytolo-gist. 2003, vol. 159, pp. 352-360.
15. Sheoran V., Sheoran A.S., Poonia P. Phytomining: a review. Minerals Engineering, October 2009, vol. 22, no. 12, pp. 1007-1019.
16. Reeves R.D. Tropical hyperaccumulators of metals and their potential for phytoextraction. Plant Soil, 2003, vol. 249, pp. 57-65.
17. Robert R. Brooks, Michael F. Chambers, Larry J. Nicks and Brett H. Robinson. Phytomining. Trends in plants science. September 1998, vol. 3, no. 9, pp. 359-362.
18. Blaylock M.J., Huang J.W. Phytoextraction of met-
als. Phytoremediation of toxic metals: using plants to clean on the environment. Ed. I. Raskin, B.D. Ensley. New York: John Wiley and Sons, 2000, pp. 53-70.
19. Raskin I., Smith R.D., Salt D.E. Phytoremediation of: using plants to remove pollutants from the environment. Curr. Opin. Biotechnol. 1997, vol. 8, no. 2, pp. 221-226.
20. Koppolua L., Agblover F.A., Clements L.D. Pyroly-sis as a technique separating metals from hyperaccumulators. Part 11. Lab-scale pyrolysis of synthetic hy-peraccumulator biomass. Biomass and Bioenergy, 2003, vol. 25, pp. 651-663.
21. Phytomining. Available at: https://www.archimedesnz.com/phytomining (accessed on 12 May 2018).
22. Anderson C., Moreno F., Meech J. A field demonstration of gold phytoextraction technology. Miner Eng. 2005, 18:385-392.
23. Anderson C.W.N., Stewart R.B., Moreno F.N., Wreesmann C.T.J., Gardea-Torresdey J.L., Robinson B.H., Meech J.A. Gold phytomining. Novel developments in a plantbased mining system. In: Proceedings of the Gold 2003 Conference: New Industrial Applications of Gold. World Gold Council and Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum. Available at: https://www.gold.org/discover/sci_indu/gold2003/pdf/s3 6a1355p976.pdf (accessed on 12 May 2018).
24. Wilson-Corral V., Mayra Rodriguez. Phytoextraction of gold and copper from mine tailings with Helianthus annuus L. and Kalanchoe serrata L. Minerals Engineering, 2011, vol. 24 (13), pp. 1488-1494.
25. Msuya F.A., Brooks R.R., Anderson C.W.N. Chemically-induced uptake of gold by root crops: its significance for phytomining. Gold Bull, 2000, 33:134-137.
26. Piccinin R.C.R., Ebbs S.D., Reichman S.M., Kolev S.D., Woodrow I.E., Baker A.J.M. A screen of some native Australian flora and exotic agricultural species for their potential application in cyanide-induced phytoextraction of gold. Miner Eng. 2007, 20:1327-1330.
27. Krisnayanti B., Anderson C.W.N., Sukartono S., Afandi Y., Suheri H., Ekawanti A. Phytomining for Artisanal Gold Mine Tailings Management. Mineral.
2016, vol. 6, pp. 2-11, DOI: 10.3390/min6030084
28. Handayanto E., Muddarisna N., Krisnayanti B.D. Induced phytoextraction of mercury and gold from cya-nidation tailings of small-scale gold mining area of West Lombok, Indonesia. Adv Environ Biol. 2014, 8:1277-1284.
29. Krisnayanti B., Anderson C.W.N. Gold Phytomining: A New Idea for Environmental Sustainability in Indonesia Indonesian Journal on Geoscience. 2014, vol. 1, no. 1, pp. 1-7.
30. Solid Earth Discuss. Manuscript under review for journal Solid Earth Discussion started: 6 November
2017. 4.0 License, DOI: https://doi.org/10.5194/se-2017-75
VTK
ISNN 2500-1582
Том 3, № 3 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 3 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION
31. Anderson C.W.N., Brooks R.R., Stewart R.B., Simcock R. Phytomining for nickel, thallium and gold. Journal of Geochemical Exploration, 1999, vol. 67, no. 1-3, pp. 407-415.
32. Tumi A.F., Mihailovi N., Gaji B.A., Niketi M., Tomovi G. Comparative study of hyperaccumulation of nickel by Alyssum murale s.l. populations from the ultramafics of Serbia. Pol J Environ Stud. 2012, 21:1855-1866.
33. Growing nickel from trees. Available at: https://www.ausimmbulletin.com/feature/growing-nickel-from-trees/_(accessed on 12 May 2018).
34. Harris A.T., Naidoo K., Nokes J., Walker T., Orton F. Indicative assessment of the feasibility of Ni and Au phytomining in Australia. J Clean Prod. 2009, 17:194-200.
35. Li Y., Chaney R, Brewer E, Roseberg R, Angle JS, Baker A, Reeves R, Nelkin J Development of a technology for commercial phytoextraction of nickel: economic and technical considerations. Plant Soil, 2003, 249:107-115.
36. Fernando E., Quimado M., Doronila A. Rinorea nic-colifera (Violaceae), a new, nickel-hyperaccumulating species from Luzon Island, Philippines. PhytoKeys, 2004, 37:1-13.
37. Bani A., Imeri A., Echevarria G., Pavlova D., Reeves R.D., Morel J.L., Sulge S. Nickel hyperaccumulation in the serpentine flora of Albania. Fresenius Environ Bull, 2013, 22:1792-1801.
38. Sun Y., Zhou Q., Diao C. Effects of cadmium and arsenic on growth and metal accumulation of Cd-hyperaccumulator Solanum nigrum L. Bioresour Tech-nol, 2003, 99:1103-1110.
39. Escarre J., Lefebvre C., Raboyeau S., et al. Heavy metal concentration survey in soils and plants of the
Les Malines Mining District (Southern France): implications for soil restoration. Water Air Soil Pollut, 2013, 216:485-504.
40. Jia Y., Xiao T., Zhou G., Ning Z. Thallium at the interface of soil and green cabbage (Brassica oleracea L. var. capitata L.): soil-plant transfer and influencing factors. Sci Total Environ, 2013, 450-451:140-147.
41. Novo L.A.B., Mahler C.F., González L. Plants to harvest rhenium: scientific and economic viability. Environ Chem Lett, 2014, 13:439-445.
42. Bozhkov O., Tzvetkova C., Borisova L., Bryskin B. (2012) Phytomining: new method for rhenium. Adv Mater Process, 2012, 170:34-37.
43. Sheoran V., Sheoran A.S., Poonia P. Phytomining of gold: a review. J Geochem Explor, 2012, 128:42-50.
44. Ульрих Д.В., Тимофеева С.С. Фиторемедиация загрязненных почв и техногенно-нагруженных грунтов на территории меднорудных предприятий Южного Урала // Горно-информационный аналитический бюллетень. 2016. № 3. C. 341-349.
45. Тимофеева С.С., Ульрих Д.В., Тимофеев С.С. Технологии фиторемедиации на техногенно-нагруженных территориях в условиях Восточной Сибири и Южного Урала // Безопасность в техносфере. 2016. № 6. С. 16-23.
46. Филиппова Е.В. Кукурузный фитомайнинг как элемент экобиозащитной технологической схемы // Вестник академии наук Республики Беларусь. 2016. Т. 23. № 2. С. 22-28.
47. Чертов В.В. Патент РФ № 2618281 [Электронный ресурс]. URL:
http://www.findpatent.ru/patent/261/2618281.html (12.05.2018).
References
1. Ehkonomika Rossii, cifry i fakty [Economy of Russia, figures and facts]. Available at: http://utmagazine.ru/posts/10561-ekonomika-rossii-cifry-i-fakty-chast-8-metallurgiya (accessed on 12 May 2018).
2. Rossijskaya tekhnologicheskaya Platforma «Bio-Tekh2030» [Russian technological Biotekh2030 Platform]. Available at: http://6uoTex2030.p$/ (accessed on 12 May 2018).
3. Biodobycha minera'nogo syr'ya [Bioextraction of mineral raw materials]. Available at: https://zolotodb.ru/articles/metallurgy/lixiviation/11188 (accessed on 12 May 2018).
4. Jack Caldwell/ Biotechnology - Mining Technology -InfoMine. Available at:
http://technology.infomine.com/reviews/Biotechnology/w elcome.asp?view=full (accessed on 12 May 2018).
5. Mezhdunarodnyj simpozium po biogidrometallurgii IBS 2011 [International symposium on IBS 2011 biohy-
drometallurgy]. Available at:
https://zolotodb.ru/articles/placer/lixiviation/10513 (accessed on 12 May 2018).
6. Pererabotka nikel'soderzhashchih rud metodom kuchnogo bakterial'nogo vyshchelachivaniya. Opyt finskoj firmy «Talvivaara» [Processing of nickel-containing ores by method of compact bacterial leaching. Experience of the Finnish firm "Talvivaara"]. Available at: https://zolotodb.ru/articles/foreign/10151 (accessed on 12 May 2018).
7. Rosenkranz T., Kisser T., Wenzel W.W., Puschen-reiter M. Waste or substrate for metal hyperaccumulat-ing plants - The potential of phytomining on waste incineration bottom ash. Sci. total Environ, Jan 1 -pp. 910-918.
8. Seidel K. Macrophytes and water purification, in: Biological Control of Water Pollution. J. Tourbier and R.W. Pierson, eds., Pennsylvania University Press, Philadelphia, pp. 109-122.
Том 3, № 3 2G1S XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 3 2G1S XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ISNN 25GG-15S2
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION
9. Timofeeva S.S., et al. Treatment of sewage containing aromatic amines with participation of macrophytes. Actahydrochim. hydrobiol. 1987. Part. 1. Bd. 15. Hf. 6, pp. 611-622; 1988. Part. 2. Bd. 16. Hf. 1, pp. 73-80.
10. Timofeeva S.S., Stom D.I. Present and perspectives of using hydrobotanic treatment for sewage waters. ActaHydrochim. Hydrobiolv. 1986, vol. 16, no. 3, pp. 299-312.
11. Timofeeva S.S., Timofeev S.S., Ulrich D.V., Bryu-khov M.N. Environmental phytotechnologies in eastern Siberia and south Ural. 14th International Multidiscipli-nary Scientific GeoConference & EXPO: Albena, Bulgaria, 17-25 June, 2014, pp. 259-266.
12. Timofeeva S.S., Zhmurona T.M. Phytoremediation of Excavation in Eastern Siberia. 5th International conference Moderns technologies for nondestructive testing IOP Conf. Series Materials Science and Engineering 189, 2017, 012034,
DOI: 10.1088/1757-899X/189/1 /012034
13. Goncharova N.V. Fitoremediaciya: novaya strategi-ya ispol'zovaniya rastenij dlya ochistki pochvennogo pokrova [Fitoremediation: new strategy of use of plants for cleaning of a soil cover]. Ehkologicheskij vestnik [Ecological messenger]. 2010, no. 4, pp. 5-13. (In Russian)
14. Assunao A.G.L., Schat H., Aarts M.G.M. Thlaspi caerulenscens, an attractive model species to study heavy metal hyperaccumulation in plants. New Phytolo-gist. 2003, vol. 159, pp. 352-360.
15. Sheoran V., Sheoran A.S., Poonia P. Phytomining: a review. Minerals Engineering, October 2009, vol. 22, no. 12, pp. 1007-1019.
16. Reeves R.D. Tropical hyperaccumulators of metals and their potential for phytoextraction. Plant Soil, 2003, vol. 249, pp. 57-65.
17. Robert R. Brooks, Michael F. Chambers, Larry J. Nicks and Brett H. Robinson. Phytomining. Trends in plants science. September 1998, vol. 3, no. 9, pp. 359-362.
18. Blaylock M.J., Huang J.W. Phytoextraction of metals. Phytoremediation of toxic metals: using plants to clean on the environment. Ed. I. Raskin, B.D. Ensley. New York: John Wiley and Sons, 2000, pp. 53-70.
19. Raskin I., Smith R.D., Salt D.E. Phytoremediation of: using plants to remove pollutants from the environment. Curr. Opin. Biotechnol. 1997, vol. 8, no. 2, pp. 221-226.
20. Koppolua L., Agblover F.A., Clements L.D. Pyroly-sis as a technique separating metals from hyperaccumulators. Part 11. Lab-scale pyrolysis of synthetic hy-peraccumulator biomass. Biomass and Bioenergy, 2003, vol. 25, pp. 651-663.
21. Phytomining. Available at: https://www.archimedesnz.com/phytomining (accessed on 12 May 2018).
22. Anderson C., Moreno F., Meech J. A field demon-
stration of gold phytoextraction technology. Miner Eng. 2005, 18:385-392.
23. Anderson C.W.N., Stewart R.B., Moreno F.N., Wreesmann C.T.J., Gardea-Torresdey J.L., Robinson B.H., Meech J.A. Gold phytomining. Novel developments in a plantbased mining system. In: Proceedings of the Gold 2003 Conference: New Industrial Applications of Gold. World Gold Council and Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum. Available at: https://www.gold.org/discover/sci_indu/gold2003/pdf/s3 6a1355p976.pdf (accessed on 12 May 2018).
24. Wilson-Corral V., Mayra Rodriguez. Phytoextraction of gold and copper from mine tailings with Helianthus annuus L. and Kalanchoe serrata L. Minerals Engineering, 2011, vol. 24 (13), pp. 1488-1494.
25. Msuya F.A., Brooks R.R., Anderson C.W.N. Chemically-induced uptake of gold by root crops: its significance for phytomining. Gold Bull, 2000, 33:134-137.
26. Piccinin R.C.R., Ebbs S.D., Reichman S.M., Kolev S.D., Woodrow I.E., Baker A.J.M. A screen of some native Australian flora and exotic agricultural species for their potential application in cyanide-induced phytoextraction of gold. Miner Eng. 2007, 20:1327-1330.
27. Krisnayanti B., Anderson C.W.N., Sukartono S., Afandi Y., Suheri H., Ekawanti A. Phytomining for Artisanal Gold Mine Tailings Management. Mineral. 2016, vol. 6, pp. 2-11, DOI: 10.3390/min6030084
28. Handayanto E., Muddarisna N., Krisnayanti B.D. Induced phytoextraction of mercury and gold from cya-nidation tailings of small-scale gold mining area of West Lombok, Indonesia. Adv Environ Biol. 2014, 8:1277-1284.
29. Krisnayanti B., Anderson C.W.N. Gold Phytomining: A New Idea for Environmental Sustainability in Indonesia Indonesian Journal on Geoscience. 2014, vol. 1, no. 1, pp. 1-7.
30. Solid Earth Discuss. Manuscript under review for journal Solid Earth Discussion started: 6 November 2017. 4.0 License, DOI: https://doi.org/10.5194/se-2017-75
31. Anderson C.W.N., Brooks R.R., Stewart R.B., Simcock R. Phytomining for nickel, thallium and gold. Journal of Geochemical Exploration, 1999, vol. 67, no. 1-3, pp. 407-415.
32. Tumi A.F., Mihailovi N., Gaji B.A., Niketi M., Tomovi G. Comparative study of hyperaccumulation of nickel by Alyssum murale s.l. populations from the ultramafics of Serbia. Pol J Environ Stud. 2012, 21:1855-1866.
33. Growing nickel from trees. Available at: https://www.ausimmbulletin.com/feature/growing-nickel-from-trees/ (accessed on 12 May 2018).
34. Harris A.T., Naidoo K., Nokes J., Walker T., Orton F. Indicative assessment of the feasibility of Ni and Au phytomining in Australia. J Clean Prod. 2009, 17:194-200.
35. Li Y., Chaney R, Brewer E, Roseberg R, Angle JS,
ISNN 2500-1582
Том 3, № 3 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 3 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION
Baker A, Reeves R, Nelkin J Development of a technology for commercial phytoextraction of nickel: economic and technical considerations. Plant Soil, 2003, 249:107-115.
36. Fernando E., Quimado M., Doronila A. Rinorea nic-colifera (Violaceae), a new, nickel-hyperaccumulating species from Luzon Island, Philippines. PhytoKeys, 2004, 37:1-13.
37. Bani A., Imeri A., Echevarria G., Pavlova D., Reeves R.D., Morel J.L., Sulge S. Nickel hyperaccumu-lation in the serpentine flora of Albania. Fresenius Environ Bull, 2013, 22:1792-1801.
38. Sun Y., Zhou Q., Diao C. Effects of cadmium and arsenic on growth and metal accumulation of Cd-hyperaccumulator Solanum nigrum L. Bioresour Tech-nol, 2003, 99:1103-1110.
39. Escarré J., Lefébvre C., Raboyeau S., et al. Heavy metal concentration survey in soils and plants of the Les Malines Mining District (Southern France): implications for soil restoration. Water Air Soil Pollut, 2013, 216:485-504.
40. Jia Y., Xiao T., Zhou G., Ning Z. Thallium at the interface of soil and green cabbage (Brassica oleracea L. var. capitata L.): soil-plant transfer and influencing factors. Sci Total Environ, 2013, 450-451:140-147.
41. Novo L.A.B., Mahler C.F., González L. Plants to harvest rhenium: scientific and economic viability. Environ Chem Lett, 2014, 13:439-445.
42. Bozhkov O., Tzvetkova C., Borisova L., Bryskin B. (2012) Phytomining: new method for rhenium. Adv Ma-
Критерий авторства
Тимофеева С.С. имеет на статью авторские права и несет ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов в этой работе.
ter Process, 2012, 170:34-37.
43. Sheoran V., Sheoran A.S., Poonia P. Phytomining of gold: a review. J Geochem Explor, 2012, 128:42-50.
44. Ul'rih D.V., Timofeeva S.S. Fitoremediaciya zagrya-znennyh pochv i tekhnogenno-nagruzhennyh gruntov na territorii mednorudnyh predpriyatij Yuzhnogo Urala [Fitoremediation of the polluted soils and the techno-genic loaded soil in the territory of the copper-ore enterprises of South Ural]. Gorno-informacionnyj analit-icheskij byulleten' [Mountain and information analytical bulletin]. 2016, no. 3, pp. 341-349. (In Russian)
45. Timofeeva S.S., Ul'rih D.V., Timofeev S.S. Tekhnologii fitoremediacii na tekhnogenno-nagruzhennyh territoriyah v usloviyah Vostochnoj Sibiri i Yuzhnogo Urala [Technologies of a fitoremediation in the technogenic loaded territories in the conditions of Eastern Siberia and South Ural]. Bezopasnost' v tekhnosfere [Safety in a technosphere]. 2016, no. 6, pp. 16-23. (In Russian)
46. Filippova E.V. Kukuruznyj fitomajning kak ehlement ehkobiozashchitnoj tekhnologicheskoj skhemy [Corn fitomayning as element of the ecobioprotective technological scheme]. Vestnik akademii nauk Respubliki Belarus' [Bulletin of academy of Sciences of Republic of Belarus]. 2016, no. 2, pp. 22-28. (In Russian)
47. Chertov V.V. Patent RF № 2618281 [Patent of the Russian Federation No. 2618281]. Available at: http:// www.findpatent.ru/patent/261/2618281.html (accessed on 12 May 2018).
Contribution
Timofeeva S.S. has author's rights and bears responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The author declares no conflict of interests regarding the publication of this article.
Том 3, № 3 2G1S XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 3 2G1S XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY
ISNN 25GG-15S2
