综述：生物湿法冶金从二次资源中回收稀土元素的潜力：研究进展与展望

《Journal of Cleaner Production》：Potential of bio-hydrometallurgical recovery of rare earth elements from secondary resources: Research progress and prospects

这篇综述系统探讨了生物湿法冶金（Biohydrometallurgy）从二次资源中回收稀土元素（REEs）的技术潜力、资源分类与经济可行性。通过分析微生物（如Acidithiobacillus ferrooxidans和Gluconobacter oxydans）的代谢机制（如有机酸酸解、EPS促进溶解），对比传统冶金方法，凸显其环境友好（CO2减排）与经济优势（11%-26%利润率），为优化稀土回收方案提供科学依据。

　　

微生物物种与生物浸出机制

生物湿法冶金利用微生物代谢产物（如H₂SO₄和柠檬酸）溶解稀土元素（REEs）。自养微生物Acidithiobacillus ferrooxidans在多数废弃物（如NdFeB磁体）中浸出效率高达86%（Dy），而Gluconobacter oxydans专精赤泥浸出（94% Sc回收率）。代谢机制涵盖酸解（Acidolysis）、络合解离（Complexolysis）和氧化还原（Redoxolysis），胞外聚合物（EPS）通过促进微生物-废物接触加速溶解，兼具生物吸附与电子传递功能。

资源潜力：稀土二次资源分类

镍氢电池（NiMH）、荧光粉和永磁体占REEs市场的80%，但冶金废料（如赤泥、磷石膏）储量高而品位低。生物浸出在温和条件下实现高效回收（如荧光粉中70% Y），避免了传统湿法冶金的高酸耗与废水问题。

经济潜力与生命周期评估

生物冶金通过减少化学试剂使用和碳排放（对比传统方法），在工业废料项目中实现11%-26%利润，主要收入来自浸出金属销售。生命周期评估（LCA）显示其全流程环境成本显著降低。

挑战与未来方向

当前研究面临微生物毒性抑制、浸出效率波动等问题。未来需拓展菌种库（如耐金属菌株）、优化EPS作用机制，并开发混合菌群协同工艺以提升工业化可行性。

结论

生物湿法冶金以技术可行性、环境效益（CO₂减排）和经济可持续性（低运营成本）成为稀土回收的重要方向，尤其适用于高价值二次资源（如永磁体、荧光粉），为循环经济提供创新路径。