Madenci Bakteriler Mars’ı Nasıl Kazacak?
Biyomadencilik bakteriler yoluyla maden çıkarmak demektir ve Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki bilim insanları Mars ile Ay kayalarından maden çıkaracak bakteri türlerini test ediyor. 20 yıl içinde Mars’ta kurulacak olan yerleşimler Mars Dünya’ya en az 60 milyon km uzakta olduğu için kendi imkanlarıyla çalışmak zorunda kalacak ki buna fabrikalar için Mars’tan maden çıkarmak dahildir.
Sonuçta Mars’ta fabrika kurmak çok pahalı ve bunun için 2050’den sonrayı beklemek gerekecek. Mars için gereken madencilik ekipmanlarını Dünya’dan getirmek ise roketlerin yakıt tüketimi ve ağırlığını artıracağı için çok pahalı olacak. Bu yüzden bilim insanları madenci bakteriler üzerinde çalışıyor. Öte yandan genetik biliminin yepyeni bakteri türleri yaratacak kadar gelişmiş olmadığını biliyoruz. Peki Dünya madenlerinde cevherleri eriterek arıtan doğal bakteriler var mı? Biyomadenciliği görelim:
Uzay istasyonunda bakteriler
2019 yılında NASA araştırmacıları Uluslararası Uzay İstasyonu’na üç tür bakteri gönderdi ve bu bakterilerin uzayda nasıl yaşadığını Dünya yörüngesindeki mikro çekim ortamında ve Dünya’nın yüzde 38’ine eşit olan düşük Mars yerçekiminde test ettiler. Bunun için de yapay yerçekimi üreten bir araç kullandılar. Bilim insanları son yıllarda biyomadenciliğe odaklanıyor; çünkü yerkabuğundaki metaller, nadir toprak elementleri ve diğer cevherler gittikçe azalıyor.
Bu nedenle Dünya’da madencilik faaliyetleri gittikçe artıyor ve artan talebin Kaz Dağlarıyla ülkemizin diğer doğal harikaları üzerinde nasıl bir ekonomik baskı yarattığını ilk elden izliyoruz. Dünya’da madenlerin azalması Ay’dan ve Mars’la Dünya arasında yer alan en yakın asteroitlerden maden çıkarma faaliyetlerini teşvik ediyor. Araştırmacılar gereken teknolojiyi şimdiden geliştiriyor. Buna karşın madencilik maliyetlerini azaltmanın en iyi yolu maden tüketerek yaşayan bakterileri kullanmak.
Bu açıdan biyomadenciliğe en çok ihtiyaç duyanlar Mars kolonileri olacak. Dünya’daki madenler bir süre ihtiyaçlarımızı karşılayacak ve uydumuz Ay da kapı komşumuzdur. Oysa Mars Dünya’dan lojistik destek alamayacak kadar uzak. İşte bu yüzden hiçbir altyapı olmayan ıssız Mars’a yerleşecek yerleşimcilerin bakterileri kullanarak organik geri dönüşüm ve biyomadencilik teknolojilerinden yararlanması şart olacak. Peki bakteriler bize nasıl yardım edebilir?
İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili
Madenci bakteriler ve ağır metal kirliliği
İlk bakışta sanıldığının aksine demir ve bakır gibi madenler yeraltında saf halde bulunmaz. Bunlar cüruf dediğimiz türlü mineral ve toz toprakla karışmış damarlar halinde bulunur. Kısacası saf bakır ve demir elde etmek için bunları demir-çelik işletmelerinde eritip arıtmanız gerekir. Hatta bir cevher ne kadar saf bulunuyorsa o cevherin çıkarıldığı maden de o kadar kalitelidir. 1950 yılında ise bakterilerin madenleri çıkarmakta bize yardım edebileceğini keşfettik:
Örneğin bakır madenlerini su basmasını sağlar ve suya demir eklerseniz bakırı daha madenden çıkarken saflaştırabilirsiniz. Binlerce yıldır bilinen bu tekniğin uzun zaman boyunca simya olduğunu düşündük ama aslında organik bir süreçti. Bakır madenlerindeki kayalarda bakteriler yaşıyor ve sülfür minerallerinden beslenerek sindirim yaptığında atık madde olarak saf bakır açığa çıkarıyordu. Kısacası bakteriler çamaşır suyu, ağartıcı veya saflaştırıcı gibi çalışıyordu.
Genetiği değiştirilmiş organizma (GDO) haline getirilmiş bakterilerle yaygın biyomadencilik yapılmadığı için bunu önemseyemeyebilirsiniz ama Yeryüzünde çıkarılan bakırın yüzde 15’i ve altının yüzde 5’i bakterilerden gelmektedir! 😮 Bunun için de iki temel süreç kullanırız. Biyooksidasyon ve biyoarıtma:
İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?
Madenci bakteriler ve çevre kirliliği
Biyooksidasyon yönteminde bakteriler madeni örten mineralleri okside eder, sindirir ve parçalar. Böylece saf madenin açığa çıkmasını sağlar. Biyoarıtma yönteminde ise tersini yapar ve direkt madeni hedef alarak cevheri suda çözerek madeni sıvıya dönüştürürler. Siz de suda çözülen madeni havuzlardan toplayarak alırsınız. Bu saflaştırma yöntemi genelde Kaz Dağlarına musallat olan altın madenciliğindeki zehirli siyanür havuzları gibi işler. Oysa biyomadencilik çevre kirliliğini için çok yararlıdır:
Diyelim ki madenleri saran zehirli maddeler var. Bakteriler bunları çözerek, yani moleküllerini parçalayarak zehirli maddeleri zararsız unsurlara dönüştürebilir. Dahası Türkiye’deki fabrikaların zaman zaman gizlice (?) yaptığı gibi suya karışan ağır metalleri ırmak çamurundan ayıklayıp kolayca temizlenecek bir hale getirebilir.
Günlük hayattan örnek verecek olursak atık pilleri, hatta telefon pillerini düşünün. Maalesef Türkiye’de özel pil atık kutuları pek bulunmuyor ve sizin piller için geri dönüşüm şirketine telefon açıp güvenli elden çıkarma işlemleri için uğraşmanız gerekiyor. Oysa madenci bakteriler kadmiyum ve diğer zehirli metalleri içeren atık pillerin de temizlenmesini sağlayabilir. Kısacası pilleri çöpe atmadan güvenle elden çıkarıp geri kazanmak istiyorsak temizlikçi bakterilere ihtiyacımız var. Bakteriler Mars’ta da işe yaracak ve 17 nadir toprak elementinin Mars kabuğundan çıkarılmasını sağlayacak:
İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt
Madenci bakteriler uzaya gidiyor
Krom, nikel, çinko, molibden, kalay, tungsten, kurşun, neodimyum, samaryum, platin, paladyum gibi nadir toprak elementi, maden ve mineralleri günümüzde akıllı telefonlarla bilgisayar işlemcileri gibi en gelişmiş teknoloji ürünlerinde kullanılıyor. Dünyamızda demir ve alüminyum bol miktarda bulunuyor ama modern teknoloji için yukarıda saydıklarımız ve daha fazlasına ihtiyaç bulunuyor. Bunların bir kısmı sanıldığı kadar nadir değildir ama nadir toprak elementleri kritik öneme sahiptir.
Mars’ta bakterileri iki türlü kullanacağız: Madencilikte ve toprağın besin değerini zenginleştirmekte… Madencilik açısından mikroplar ağır ekipman ihtiyacımızı azaltacak. Özellikle de küçük yerleşimlerin sınırlı maden ihtiyacını mini cevher saflaştırma odalarında karşılayacak. İkinci olarak bazı açılardan tarıma elverişli olan ama bitkileri doğrudan desteklemeyen Mars toprağının minerallerle zenginleştirilmesi açısından yerleşimlere yardımcı olacak ama küçük bir sorunumuz var: Yerçekimi.
İnsanları zehirleyecek ortamlarda yaşayan bakterilere ekstremofil diyoruz ama bu bakteriler ile ortak bir noktamız var: Yerçekimi, yani Dünya gezegenin yerçekimi. Bakterilerin Mars, Ay ve Dünya yörüngesindeki mikro yerçekimi ortamında, Dünya’nın altıda birine eşit olan Ay ve yüzde 38’ine eşit olan Mars yerçekiminde yaşayıp madenleri saflaştırabildiğini test etmemiz gerek. Amerikalılar 2019’da üç tür bakteriyi Uluslararası Uzay İstasyonu’nda test ettiler. Buna biyokaya deneyi diyoruz:
İlgili yazı: Dünya Benzeri Gezegenler Evrende Ne Kadar Yaygın?
Madenci bakteriler ve Biyokaya deneyi
Acidithiobacillus ferrooxidans ve Metallosphaera sedula gibi bakteriler cevher arıtma açısından en gelecek vaat eden bakteriler arasında yer alıyor. 2019 yılında Avrupa Uzay Dairesi (ESA), Uluslararası Uzay İstasyonu’nda konuşlanan NASA astronotları tarafından test edilmek üzere aralarında Sphingomonas desiccabilis de bulunduğu üç bakteriyi uzaya gönderdi. Üç bakteri türü özel plastik kaplara koyuldu ve dairesel santrifüje yerleştirdi.
Santrifüj belirli hızlarda döndürülerek merkezkaç kuvvetiyle yapay yerçekimi üretildi. Böylece bakterilerin Ay, Mars ve Dünya yörüngesindeki mikro yerçekimi ortamında nasıl çalışacağı test edildi. Genel olarak santrifüj ne kadar hızlı çevrilirse merkezkaç kuvvetinin etkisiyle o kadar güçlü yerçekimi üretti. 21 günlük deneme süresinin ardından bakteriler Dünya’ya geri döndü ve bilim insanları uzayda ne hızda çoğaldıklarına baktılar.
Bakteri türlerinden biri uzayda Dünya’daki gibi yaşarken diğeri kısmen başarısız oldu. Üçüncü bakteri türü ise normal yerçekiminde bile yaşayamadı. Bu da biyomadencilikle Mars’tan maden çıkarması beklene bakteriler konusunda henüz yolun başında olduğumuzu gösterdi. Yine de bilim insanları bir taban değer elde etmiş oldular. Bakteri türlerinden birinin uzaya çıkıp Dünya’ya geri döndükten sonra bile beslenip çoğalamaması ise uzun bir yol kat etmemiz gerektiğini gösteriyor. Özellikle soğuk ve kurak Mars yüzeyi şiddetli morötesi ışınlara maruz kalarak sorun çıkarıyor.
Mars üslerinin geleceği
Kısacası Mars’a yerleşmek için öncelikle yaşama uygun olmayan kızıl gezegende çoğalabilecek genetiği değiştirilmiş bakteriler üretmemiz, ardından bunları aşırı soğuk, kurak, yüksek radyasyona maruz kalan, düşük yerçekimli ortamlarda test etmemiz gerekiyor. Bu aşamaları tamamladıktan ve 2050’den sonra Mars kolonileri madenci bakteriler ile biyomandencilik yaparak maliyetleri düşürecekler. Küçük fabrikalarla üretim verimliliğini artırıp geleceğe güvenle bakacaklar. Peki Ay’da nasıl üs kuracak ve Mars’a nasıl gideceğiz? Ona da şimdi bakabilir ve Mars yerine önce Venüs’e mi yerleşsek diye sorabilirsiniz. Ara tatilde bilim merakınızı canlı tutarak sağlıcakla kalın. 😊
Uzayda biyomadencilik
1Biomining: metal recovery from ores with microorganisms
2A new approach to biomining: Bioengineering surfaces for metal recovery from aqueous solutions
3Rare earth elements as critical raw materials: Focus on international markets and future strategies
4Bioremediation: a genuine technology to remediate radionuclides from the environment
5The Evolution, Current Status, and Future Prospects of Using Biotechnologies in the Mineral Extraction and Metal Recovery Sectors
6Space station biomining experiment demonstrates rare earth element extraction in microgravity and Mars gravity
