В последние годы добыча меди велась так интенсивно, что рудные месторождения с высоким содержанием металла стали большой редкостью. Горные разработки перемещаются во всё более глубокие зоны. Энергетические затраты на разработку месторождений резко возрастают. Уже в ⅩⅧ в. испанцы добывали медь в своих рудниках близ Риотинто в значительной степени из шахтной воды, содержащей медь. Вода уже выщелочила медную соль из горной породы. Однако всего лишь 25 лет тому назад ещё никто не знал, что в этом процессе принимают участие бактерии: они способствуют превращению труднорастворимой в воде «меди» в водорастворимую солевую форму.

В настоящее время микробы целенаправленно применяются для выщелачивания руды и на их долю приходится уже 20 % всей мировой добычи меди, в первую очередь из горных пород вскрышных отвалов с низким содержанием меди.

Именно бактерии рода Thiobacillus (от греч. theion — сера) помогают извлечь металл из породы. Они питаются не сахаром, а серой и железом! Они развиваются даже в присутствии сильных кислот, более того, они сами продуцируют серную кислоту.

При биологическом выщелачивании руды сначала переправляют на сборные пункты миллионы тонн вскрышных пород[26], содержащих серу и медь. Эти вскрышные породы содержат небольшие количества ценной меди совместно с железом. Известны отвалы высотой свыше 400 м, содержащие 4 млрд т породы, которые ранее так и оставались бы неиспользованными. Их орошают и пропитывают тысячами кубометров воды. Отвалы вовсе не требуется предварительно заражать бактериями Thiobacillus, потому что эти бактерии присутствуют повсюду. В 1 г серосодержащей породы живёт более одного миллиона клеток Thiobacillus. По мере проникновения воды бактерии размножаются. Эти крохотные помощники прежде всего переводят труднорастворимые соли железа в легкорастворимую соль — сульфат железа с попутным образованием серной кислоты. Сульфат железа с помощью серной кислоты переводит содержащийся в горной породе нерастворимый в воде сульфид меди в растворимый сульфат меди. После этого у подножия отвала начинает просачиваться голубой раствор сульфата меди, который собирают в огромных сборниках. Теперь с помощью какого-нибудь технического приёма можно легко получить чистую медь. Остаточную, уже не содержащую медь, но содержащую серную кислоту и бактерии жидкость, образовавшуюся при выщелачивании руды, вновь разбрызгивают по отвалу.

Получение меди из вскрышных пород с низким содержанием меди с использованием работы бактерий.

Вполне возможно, что в будущем с помощью «биоразработки» месторождений можно будет получать также уран, цинк, свинец, никель и кобальт. По-видимому, и каменный уголь с высоким содержанием серы можно будет «обессеривать» путём воздействия серобактерий и тем самым делать его использование более безопасным для окружающей среды.

Ещё более многообещающим, чем выщелачивание отвалов горной породы, является рудное выщелачивание непосредственно под землей. Для этого горную породу вовсе не нужно сначала извлекать на поверхность. Штольню просто обрызгивают или заливают водой. «Биоразработка» месторождений выгодна и на старых, уже заброшенных рудниках.

По всей вероятности, бактерии могут оказать помощь также в том, чтобы сделать горные работы более безопасными. В каменноугольных шахтах постоянно происходят серьёзные катастрофы из-за устрашающего «рудничного газа»: газ метан, скапливающийся на дне выемок, воспламеняется в результате случайно проскочившей искры. В Советском Союзе в некоторых шахтных стволах и забоях были «распылены» бактерии, которые за 2—4 нед. почти полностью превращают метан в негорючий углекислый газ.

Вероятно, в будущем микробы могут оказаться полезными и при добыче нефти. К настоящему времени добыто лишь около трети общих запасов нефти нефтяных месторождений, так как нефть лишь очень редко образует большие подземные «озера» и часто прочно связана в порах горной породы. Поэтому уже сегодня рядом с настоящей буровой скважиной в нефтяные пласты закачивают воду с тем, чтобы выдавить остаточную нефть. Но вода слишком «жидкая», она легко протекает сквозь нефтеносные «россыпи» горной породы. Нужно было сделать воду более «вязкой», и для этого было найдено средство — сахаросодержащее вещество, выделяемое бактериями рода Xanthomonas, почему оно и названо «ксантаном». Но сначала воду смешивают с поверхностно-активным («мыльным») веществом и смесь закачивают в нефтеносные породы, для того чтобы высвободить нефть из пор. Причем подобное «мыло» могут образовывать и сами бактерии. Только после этого заканчивается ксантановая вода, которая посредством высокого давления выдавливает нефть из буровой скважины. Существуют также проекты «закачки» микроорганизмов непосредственно в нефтеносные пласты при условии обеспечения их кислородом; при участии этих бактерий будут вырабатываться газы, которые благодаря создаваемому ими давлению заставят нефтяные источники «фонтанировать» более энергично.

Ксантан относится к самым первым продуктам, полученным в биореакторе, которые прежде были неизвестны. Пока что молодая биотехнологическая промышленность поставляет лишь некоторые из подобных новых «биопродуктов». Но уже сегодня они демонстрируют грандиозные возможности биопромышленности будущего.