유용한 광물 버리면 안된다.

30년도 더 전에 한 과학자가 광산이나 탄광의 배수구에 흐르는 수산화 철의 침전물에 대해 연구한 적이 있습니다. 당시에는 이 침전물이 오직 산화에 의해서만 생성된다고 생각했었습니다. 그런데 실험해보니 증류수에서는 철이 산화되지 않았는데, 광산 배수구에 흐르는 물에는 산화한다는 사실을 알았습니다. 3일이 지나자 철은 묽은 녹으로 뒤덮여 버렸습니다. 범인은 현미경에 의해서 발견되었다. 이전에는 보통 산화반응으로 간주되었던 것이 실제로는 유황 세균과 철 세균이 주역으로 활동한 생물학적 과정이라는 사실이 판명되었습니다. 똑같은 유황 세균이 석탄으로부터 유황화합물을 스스로 분리시키는 일을 합니다. 즉 1개월에 30%의 유황을 산화하여 황산의 형태로 분리합니다. 이 과정을 공업적으로 이용하기에는 너무 늦은 감이 있지만 그 대신 특별한 장치를 전혀 필요로 하지 않습니다.

 

유황 세균은 유황 광상을 만드는 한편 노출된 황화 광상을 파괴해서 물에 녹지 않는 황화철을 산화시켜 물에 잘 녹는 화합물로 바꾸어 버립니다. 물론 황산염 환원 균과는 전혀 관계가 없습니다. 앞에서 기술했듯이 황산염 황원균은 황산염을 황화수소로 변화시켜 그 과정에서 나오는 에너지를 획득한 후 황화 광상을 엉망진창으로 파괴합니다. 물에 잘 녹게 된 귀중한 철 화합물은 배수나 지하수에 씻겨서 흘러가 버립니다. 그리고 이들 미생물을 재교육해서 품위가 낮은 광물을 농축하는 작업을 시키는 일도 가능합니다.

철 세균도 유황 세균도 자신의 화학작용의 산물에는 관심이 없습니다. 무기물 분자는 이들 세균에게는 일종의 '장작'에 지나지 않습니다. 이들 세균은 '화학 아궁이'의 불길 속에서 이 '장작'을 태워서 필요한 에너지를 공급해 주면 인간이 '아궁이의 재'를 받게 되는 것은 당연한 일입니다.

우랄 연구소는 지하네 사는 세균의 작용으로 구리와 아연광석으로부터 금속을 알칼리화하는 최초의 파일럿 플랜트를 제작한다는 계획을 발표했습니다. 그것은 매우 간단한 것이었습니다. 우선 파이프로 갱도에 세균 용액을 집어넣어 광상을 물에 잠기게 합니다. 세균에 의해 산화된 금속은 물에 녹는데 그것을 지표면에 있는 특수한 홈통으로 퍼올립니다. 이것으로 이미 정광은 끝난 상태인데 그중의 금속 함유량은 80%에 달합니다. 데프 차르 스키 광상에서 실험기간 중에 실시한 것만으로도 이미 수십 톤의 구리가 세균에 의한 알칼리화 작용으로 채취되었습니다. 게다가 그것은 이미 채취가 끝난 광구에서 실시한 것의 약 3분의 1에 불과하였습니다.

세균에 의한 알칼리화의 기술적 및 경제적 효율성을 이 과정이 행해지는 조건에 크게 좌우됩니다. 혹독하게 추운 북극권에서는 세균은 활발하게 활동하지 않지만 열대지방이나 온대에서는 그 활동이 매우 활발합니다. 그 외에 밝은 곳보다는 어두운 곳에서 그 과정이 부드럽게 진행되는 경우가 많았습니다. 실험결과를 종합해 보면 세균은 금속의 산화를 5배에서 20배 때로는 100배까지도 촉진시킨다는 것이 판명되었습니다. 그 일례로 가장 '완강한' 광석의 하나인 황동광을 들 수 있습니다. 보통 화학적 산화의 경우에는 400일이 걸려서야 겨우 황동광으로부터 18%의 구리를 추출할 수 있었습니다. 그런데 세균을 사용한 초기의 실험에서는 동일한 기간에 58%의 구리를 광석에서 추출할 수 있었습니다. 그 후 좀 더 적당한 조건이 조성되자 세균이 일하는 속도가 훨씬 빨라져서 75일간에 황동광에서 30-40%의 구리를 추출할 수 있었습니다. 현재 새로운 조건 아래에서는 세균의 활동으로 35시간이라는 짧은 시간 안에 황동광에서 용액의 형태로 95%의 구리를 추출해 내고 있습니다. 게다가 이 정도로 한계에 이른 것이 아니라 좀 더 기술을 발전시키면 더 효율성을 높일 수 있을 것입니다. 즉 한계가 없는 것입니다.

야금의 경우 품위가 낮은 광석을 처리하지 않으면 안될 경우가 점점 늘어나고 있습니다. 그렇기 때문에 좋든 싫든 간에 광석의 품위를 높이기 위해 거액의 설비투자를 해야 할 필요에 직면해 있습니다. 그러나 현재 이미 기초가 다져진 미래의 고속 미생물 야금에서는 그런 설비가 전연 불필요하게 될 것입니다. 광산업에서 미생물을 이용한 농축공장이 대대적으로 이용된다면 구리 광석을 소결(가구 또는 그것을 다른 형태로 압력을 가해서 성형한 것을 가열했을 때 가루가 서로 밀착, 고결하는 현상), 농축하는 공장은 무용지물이 될 것입니다.

 지하에서 실시한 알칼리화 실험은 미생물의 이용하는 것이 광산 조업의 최종적인 단계이며 특히 유효하다는 것을 나타 고 있습니다. 이 단계에서는 미생물은 흠잡을 데가 없습니다. 이미 채취가 끝난 광상에도 아직 5-20%의 광석이 남아 있는 것이 보통입니다. 그러나 그 남아있는 금속을 채취한다는 것은 현대의 기술을 사용한다 하더라도 거의 불가능한 일입니다. 이 지하에 남아 있는 구리의 묘지에 도착할 수 있는 것은 단지 몇 백만 마리라는 미생물의 대군뿐입니다. 그들은 부지런히 일하는 개비들과 마찬가지로 남아 있는 광석에서 구리를 뽑아내서 그것을 물에 녹이는 작업을 지칠 줄 모르고 계속합니다. 이렇게 해서 채취하고 남겨둔 구리의 광석의 최저 4분의 3은 회수가 가능합니다.

유지나야 비클린카 광산은 25년 전에 폐광되었습니다. 광구 측량기사는 이미 구리가 없다고 단정했습니다. 그런데 미생물의 도움을 받아서 수십 톤의 구리가 채취되기 시작했습니다. 동일한 방법으로 폐광된 멕시코의 어느 광산에서 불과 1년 만에 놀랍게도 1만 톤의 구리가 채굴되었습니다.

전문가들은 광산이 개발되는 데에 따라서 광산 주위에 쌓이는 폐석산에 차츰 눈길을 돌렸습니다. 이미 최초의 실험에서 밝혀졌듯이 미생물은 가장 경제적이며, 고생을 마다 않는 야금 업의 훌륭한 일꾼입니다. 멕시코의 카나테나 광산에는 약 4천만 톤이나 되는 버력산(광산에서 폐석을 쌓아올린 무더기)이 생겼습니다. 폐석에 함유되어 있는 구리는 겨우 0.2%로써 병아리 눈물만 했습니다. 그러나 그 폐석에 물을 끼얹어서 그 물을 폐광 속에 모아서 미생물로 처리하였더니 1리터의 물에서 3그램의 구리가 나왔고 1개월만에 650톤이라는 귀중한 구리를 회수하게 되었습니다.