Madencilikte Çevreci Bakteriler

Doç. Dr. Mustafa Karlıdağ

Kainatta azami tasarruf kaidesince cereyan eden tabii faaliyetler, yapıcı ve dengeleyici yönleri ile de insanlığa rehber, hatta mesaj verme keyfiyetindedirler. Ne var ki, aceleci, maddeci ve egoist insan topluluklarının şuursuz faaliyetleri, kendi hesabına ve faydalanmak zorunda bulunduğu çevre hesabına, problemli bir dünya ortaya koymuştur. Meselâ, sülfürlü cevherlerden metal üretimi, genellikle kirletici atıkları yönüyle, mesuliyet isteyen bir iştir. Bazı bakterilerin bu cevherler üzerindeki faaliyetlerinde ise, acelecilik ve egoizm sözkonusu olmadığından, bu problem ortadan kalkmıştır. Metal endüstrisinde bu bakterilerden planlı şekilde faydalanma durumunda, ekonomik avantajların yanısıra, maden sahaları tahribattan kurtulacak, hatta tabiî yeşilliğini aynen koruyacaktır.

İZ BIRAKAN SULAR

İspanyanın güneybatısında yeralan Huelva'daki Rio-Tinto Madeni binlerce yıldan beri bakır yatakları ile meşhurdur. 1752 yılında. Romalılardan kalma çalışma alanlarının tekrar faaliyete sokulması için yapılan hafriyat sırasında kayaların dibinden sızan mavi-yeşil renkli sular dikkati çekti. Ancak, bu su akıntısının çevrede bulunan hurda demir yığınları arasında süzülürken bıraktığı kahverengi bir tortu tabakası daha fazla ilgi çekici idi. Hurda demirlerin yüzeyinden sıyrılan bu tortunun, saf bakırdan ibaret olduğu anlaşıldığında ise insanlığın eline yeni bir teknolojinin ipuçları veriliyordu. Ancak, henüz vakit erkendi; bu olay önce, eskidenberi bakır madenlerine uygulanagelen bir inorganik kimyasal reaksiyona atfedildi. Aradan 200 sene geçti ve ancak 1947 yılında mikrobiyolojistler, bakır dahil, cevherlerdeki metallerin suda çözünmesine Thio-ferroxidan türü bakterilerin sebep olduğunu ortaya çıkardılar. Bu mikro yaratıkların beslenme, çoğalma ve enerji ihtiyaçları için bakır, çinko ve diğer metallerin tabiattaki sülfürlü bileşiklerine ihtiyaçları vardır. Bu ihtiyaçlarını karşılarken, metal bileşiklerine bağlı kükürdü oksitleyerek metali, iyonlar şeklinde suda çözünür hale getirir ve ileride göreceğimiz gibi, değişik ve önemli başka hizmetlere de vasıta kılınırlar.

BİYO-HİDROMETALÜRJİNİN DOĞUŞU

Özellikle sülfür türü cevherlerden metal üretiminde eski çağlardan beri uygulanagelen izabe metodları oksitleme-ergilme prensibine dayanır. Bu ise, artık günümüzde üzerinde hassasiyetle durulan, enerji ve çevre kirlenmesi yönünde ileri seviyede sıkıntılar ortaya koymaktadır. Bu sebeple, dünya çapındaki araştırma laboratuvarlarında adeta biyoteknoloji ile metalürji ilmi evlendirilmekte ve doğan çocuğa "biyo-hidrometalürji" adı verilmektedir. Mikroorganizmaların başrol oynadığı biyohidro-metalürji ilk defa endüstriyel seviyede. 19701i yıllarda Kanada'daki terkedilmiş uranyum madenlerine ve Güney Afrika'daki iki altın madenine uygulanmış ve başarılı neticeleralınmıştır.

1980'lerin ortalarından itibaren Amerika'da bakır endüstrisi adeta tek ayağı üzerinde durmaya başladı. Yüksek tenörlü cevherler artık tükenmiş, yerini yine nakliye, ufalama ve ergitmeyi gerektiren düşük tenörlü cevherler almıştır. Bunlardan klasik metodlarla metal üretmek ise hem daha pahalı hem de artık bütün dünyada hassasiyet kazanan çevre kirlenmesi yönünden dezavantajlıdır. Gerçekten de, klasik izabe (ergitme) yolu ile bir ton bakır üretimi için 140-210 bin dolar harcamanın ötesinde, özellikle asit yağmurlarına sebep olan, iki tona yakın kükürtdioksit de atmosfere salıverilmektedir. Bu sebeple, bugün artık Amerika'da bakır üretiminin % 30'una yakını mikrocanlıların kullanıldığı biyohidrometalürji metodları ile yapılmaktadır. Bu metodlarla ise hem bir ton bakırın üretim maliyeti yaklaşık 70 bin dolara düşmüş hem çevre de kirlenmekden kurtulmuştur. Bir binayı inşa ederken dahi insanoğlunun etrafa verdiği dağınıklık ve gürültü, bir fabrikayı çalıştırırken çeşitli hastalıklara davetiye çıkaran atıkları, kâinatta cereyan eden binbir değişimde olduğu gibi, metal üretimine vasıta edilen mikrocanlıların faaliyetinde de görülen sessizlik, temizlik ve insanlığa hizmet etme yarışı ile kıyaslandığında hem insanlık adına üzüntü verici hem de, bir o kadar ders verici mahiyettedir.

MİKRO-CANLILARDAN MAKRO-ÜRETİM

Biyo-hidrometalürji sülfürlü metal cevherlerine özellikle bakır yataklarına, ya yerinde veya yığın liçi (çözeltme) şeklinde uygulanır. "yerinde liç" metodunda cevherin maden yatağından çıkarılmasına lüzum yoktur. Madenin bulunduğu yere açılan sondaj deliklerinden bakterili çözelti gönderilmekte ve orada, bakterinin faaliyeti sonucu oluşan metal muhtevalı çözelti geri çekilmektedir. Bu metotda madenin çıkarılması, taşınması, ufalanması gibi masraflar olmadığı gibi arazinin yapısı, hatta yeşilliği dahi aynen korunmaktadır. "Yığın Liçi'inde ise cevher, yerinden çıkarılıp su geçirmez bir alana yığılmakta ve sonra üç değerlikli demir iyonları (Fe⁺³), sülfat iyonları (SO^{-2 4}) ve Thioferroxidan türü bakterileri ihtiva eden liç çözeltisi bu yığına, yağmurlama usûlü ile verilmektedir. Bu bakterilerin kükürte olan ilgileri, asidik ortamda yaşayabilmeleri ve reaksiyonları katalize ederek cevherdeki bakırın Cu⁺², demirin Fe⁺² iyonları şeklinde ayrışmasına ve sülfat iyonlarının oluşmasına sebep olmaları ilgi çekici faaliyetleridir. Bu faaliyet sonunda bakır ihtiva eden çözelti bir havuzda toplanır ve çözeltideki metal, bilinen klasik metodlarla kazanılır. Geride kalan çözelti bir başka havuzda, yine aynı bakteriler yardımı ile, iki değerlikli demir iyonlarının üç değerlikli demir iyonlarına ve kükürtün (sülfat) iyonlarına dönüşebileceği kadar bekletilir: sonra tekrar maden yığınına (veya yeraltındaki maden yatağına) gönderilir. Bakır bu şekilde çözeltiye alındıktan sonra, her ne kadar en temiz şekilde elektroliz metodu ile çözeltiden kazanılabilmekte ise de bu metod, elektrik tüketimi yönünden, belli bir mâlî yük getirmektedir. Araştırmacılar "çözeltiye alma"da olduğu gibi "çözeltiden kazanmada da bu mikro-yaratıklardan faydalanmanın yollarını aramakta ve bu konuda tamamen biyolojik bir metoda kapı açan "biyo-absorpsiyon filtreleri"ne ümit bağlamaktadırlar.

Büyük bir potansiyel güç olabilecek mikrobiyolojik metodlarla çözeltmeye, bakırın dışında, maden endüstrisi henüz soğuk bakmakta ve bu metodu yalnızca klasik metodlarla değerlendirilemeyen seviyede düşük tenörlü cevherlere uygulamaktadır. Bu konuda Montana State Üniversitesinden Keith Debus "bir cevher yatağından metalin büyük kısmını birkaç ayda veya yılda kazanmak mümkün iken mikrobiyolojik metodlarla üretim bir kaç 10 yılı bulmaktadır" derken belki bugünkü gerçeği dile getirmiş ama bu mikro-yaratıkların da en azından hakkını korumamıştır. Çünki, günümüz insanı aceleci, doyumsuz ve en kısa sürede en büyük kâr'a kavuşmak uğruna o kadar da tahripkar ve egoisttir. Bununla birlikte, insanlığa lütfedileni bir kenarda terketmek yerine onu en iyi şekilde kullanmanın yollarını arayan South Wales Üniversitesi Biyoteknoloji okulundan John Madgwick ve ekibi bu tür mikrocanlıların faaliyetlerini hızlandırmanın yollarını araştırmaktadır. Nitekim, havalandırmalı bir metod olan "heterotrophic leaching" şeklindeki tatbikatında mangan cevherini, şeker şeklindeki karbonhidrat bileşiklerini ihtiva eden çözelti ile desteklemiş ve manganın dikkat çekici şekilde daha hızlı çözündüğünü müşahede etmiştir. Bu araştırma ekibinin ortaya koyduğu ikinci müsbet sonuç ise çözeltiye geçirilmiş manganın, yine bakteri ile desteklenmiş deniz-yosunu vasıtasıyla okside edilerek kazanıldığı "biyo-absorpsiyon" tekniğidir. Bu teknik, yakın bir gelecekte, yalnızca metallerin çözeltiden kazanılmasında değil, aynı zamanda atık sulardaki zehirleyici ağır metallerin de filtre edilmesinde kullanılabilecektir.

DERİLERİYLE MADEN TOPLAYICILAR

Mikroorganizmaların madencilik sahasında başka marifetleri de vardır. Yeni araştırma sonuçlarına göre bakteriler, minerallerin insanlığın faydalanabileceği potansiyellerde biraraya gelmelerine sebep olan tabii elektrostatik proseslerin de içindedirler. Çoğu mikroorganizma bazı metalleri veya zehirleyici bazı maddeleri absorbe edebilen bir hücre zarfa veya kılıfa sahiptir. Meselâ, toprağın genel yapısı içerisinde bulunan bu mikrocanlılar bazen altın ve gümüşün nehir yatakları boyunca uzanan sedimentlerde toplanmasında (alüvyonlu yataklar) önemli rol oynar. Geçen sene, Sydney yakınlarındaki Macquarie Üniversitesinden G. Bischoff ve arkadaşları, Venezuela'daki alüvyonlu yatakların bu tür bir bakteri faaliyeti sonunda oluştuğunu ileri sürdüler. Bu ekibin iddiası, bakterinin yüzeyindeki negatif yüklü polimerin toprakta pozitif yüklü bulunan altın parti küllerini etkileyerek onları taneler halinde kümeleştirdiği yönündedir. Eskiden beri zaten bu hususu doğrulayıcı neticeler alınmakta idi. Nitekim, bundan 10-12 sene önce Idaho National mühendislik Laboratuvarlarında W.C. Ghiorse ve P. Hirsch tarafından yürütülen çalışmalar sonunda bakterilerin, hayatlarını yitirseler dahi, negatif yüklü polimerleri vasıtasıyla metalleri toplamaya devam ettikleri ortaya konmuştur. Azami tasarruf... ve artık bırakmama... cesedi ile dahi faydalı olmaya devam etme... İşte kainatta kurulu düzenin kör gözlere, sağır kulaklara, vicdansız gönüllere fermanı... Bir mikroyaratıktan bile alınabilecek ilham ve hayat düstûru.

KÜKÜRTSÜZ KÖMÜRE DOĞRU

Mikrobiyolojik tekniklerin değişik sahalara uygulanabilirliği yönünde yapılan çalışmaların merkezi sayılan Idaho laboratuvarında kükürte aktif bakterilerin kömürdeki kükürtün temizlenmesi yönünde de kullanılmasına çalışılmaktadır. Kömürdeki kükürtün bu şekilde temizlenmesinin yakıldıktan sonra ortaya çıkan gazlardaki kükürt dioksiti tutmaktan daha ucuza geleceği iddia edilmektedir. Özellikle endüstriyel gelişme içerisinde bulunan Hindistan ve Çin gibi ülkelerde bu teknik oldukça büyük bir çevre avantajına sahiptir.

MİKRO-CANLILARA ÇEKİLEN S.O.S.

Mikroorganizmaların ayrıca sahip oldukları "mikrobiyolojik filtre" özelliği kirli atık sulardaki zehirli maddelerin ve çinko, civa ve mangan gibi ağır metallerin daha ucuza temizlenebileceği konusunda ümit vermektedir.. Meselâ, bugün Kuzey Kaliforniadaki Arcata halkı, körfeze akıttıkları endüstriyel atıklar ve lağım sularında boğulur hale geldiler. Buna rağmen 30 milyon dolara mâl olacak kimyasal arıtma tesisi yerine sadece 5 milyon harcayarak hem kuşların cıvıldadığı yeşil bir alana, hem de içerisinde balık yetiştirebilecek kadar temiz bir göle kavuşmayı tercih etmektedirler. Bunun için de körfezdeki zehirleyici maddeleri metabolize eden bakteri türlerini kökleri etrafında toplama özelliğine sahip " kedi-kuyruklu"' (Typha latifolia) ismiyle anılan bir bitkiyi bu alanda yetiştirmeyi planlamaktadırlar.

Metal endüstrisinde ve diğer sahalarda insanoğlu yaptığı tahribatın ve egoizmi meslek haline getirmiş bulunmanın faturasını ağır şekilde ödemeye başlamıştır. Şayet kendisi için renkten renge sokulan, mikro ve makro seviyede dengelerin tesis edildiği ve ettirildiği bu kainat sarayında ebedi saadet düsturlarına yapışmamakta direnmeye devam ederse, medet umduğu mikrocanlılar bile onu bir gün yüzüstü bırakacaklardır.