“绿色炼金术”催生亿元大产业——西北师范大学生命科学学院团队深耕寒旱区微生物冶金技术

在西北师范大学的低品位矿产资源绿色生物冶金实验室里，一排排反应器正平稳运转，灰黑色的冶炼废渣在特殊微生物的作用下悄然发生着变化——其中隐藏的铜、镍、锌等战略金属正被一点点“释放”出来。

“传统的冶炼方法，要在上千度的高温下焙烧，能耗大、污染重。我们的技术，就是在常温常压下，用微生物把矿石或冶炼渣里的金属‘吃’出来。”说起这项“绿色生物浸出技术”，生命科学学院副教授张多瑞眼中闪着光。10多年来，该团队深耕寒旱区微生物冶金技术，正一步步将技术推向应用——仅一种资源的处理，技术投产后每年回收的金属价值预估超1.6亿元。

生物冶金是一门交叉学科，融合微生物学、矿物学、化学、物理学等多个领域，曾一度被视为“冷门”学科，而专注微生物冶金的高校也是凤毛麟角。2023年，博士毕业的张多瑞选择回到家乡，入职西北师范大学生命科学学院。

2024年，甘肃省青年科技攻关“揭榜挂帅”项目发布，白银有色集团针对冶炼渣处理的痛点难题公开征集解决方案。看到消息的张多瑞敏锐地意识到，自己在生物冶金领域多年的研究积累，正好可以回应这一产业需求。“技术方向和企业需求是吻合的，应该去试一试。”张多瑞兴奋地撰写技术方案，将原理、路径和预期指标逐一论证清楚。最终，他的方案凭借绿色、创新的技术路线脱颖而出，成功揭榜。

“一般矿石里面都有铁和硫，而我们的极端嗜酸浸矿菌，它的‘食物’就是铁和硫。微生物对铁硫的有效氧化，驱动矿石快速瓦解，原本被包裹在里面的金属就释放到溶液里。金属进入溶液之后怎么办？”张多瑞解释说，这项技术最难也最关键的一步就是用最低成本、最绿色的手段，把金属从矿石或冶炼渣里的金属提到溶液里面。

为此，他和团队成员多次前往白银、金川等矿区，在废水、废石、废泥中寻找“宝贝”——那些功能独特、环境适应能力强、能“吃”矿的微生物。

菌种的分离筛选，是一场漫长而充满挑战的“持久战”。“光是把菌筛出来、养起来，就花了一年多时间。”最头疼的是菌的活性问题，“有时候菌像闹脾气的小孩一样，它就是不起作用、不吃矿。”

最终，通过不断的驯化、培养基改良以及与西北当地“土著”微生物的复配，团队培育出能够适应西北极端气候的高效菌群，“我们配的菌剂里面，不同菌种功能互补、协同作用。”

而生物浸出全过程在常温常压下进行，不产生新的废气废水，浸出液循环使用，剩余渣料转化为建材原料或土壤改良剂。相比传统火法冶炼，碳排放量可降低50%—70%，环境污染排放趋近于零。

过去，大部分企业将冶炼渣当成“麻烦”，而该团队研发的高效绿色生物浸出技术，可有效提取冶炼废渣及低品位废矿石中的有价金属。粗略估算，针对某一种冶炼渣，技术投入生产后金属的回收可以带来预估超过1.6亿元人民币的年收益。

甘肃是矿产大省，巨量的低品位矿石和冶炼废渣亟待绿色低碳资源化利用。“我们整个流程是闭环的，不排放废水，提完金属的废渣还能再利用——这就叫‘绿色循环’。”张多瑞说。

科研之外，张多瑞同样把心血倾注在人才培养上。他主讲本科生《微生物学》等课程，进入实验室的本科生要经过面试，每个学生都会领到属于自己的独立课题。如今，他所带本科生，基本都参与过国家发明专利的申报，大多数学生在本科阶段就着手发表学术论文。

在研究生的培养上，张多瑞注重“真刀真枪”的训练。研究生魏代瑛回忆说：“有一个实验连续多次结果不理想，我自己都有些泄气了。但老师没有一丝焦虑和责备，而是坐下来跟我们仔细分析失败原因，引导从方法层面寻找突破口。”

“扎根西部的科研团队，服务的就是西部大地的绿色发展。我希望学生们从这个实验室里掌握踏实、严谨、能解决真问题的能力。”张多瑞说，目前，他和团队的脚步正快速向前——向着更大规模技术应用、更多资源的科研目标突破。

（中国教育报-中国教育新闻网 记者 尹晓军 通讯员 张琰 乔可馨）