微生物电提取（MEE）技术从废锂离子电池中回收金属：希瓦氏菌胞外电子转移的作用与优化

本文综述了利用希瓦氏菌（Shewanella oneidensis）进行微生物电提取（MEE），从废锂离子电池正极粉末中回收锂、镍、钴、锰等金属的研究。研究证实金属溶出依赖胞外电子转移（EET）途径（如MtrAB孔道），并通过引入OmcS细胞色素提升了效率，但镍（Ni2+）、钴（Co2+）毒性限制了工艺放大，未来需通过基因工程增强菌株的EET能力与重金属抗性。

Highlight

废锂离子电池正极材料

废锂离子电池正极材料（成分为镍钴锰氧化物LiNi_0.3Co_0.3Mn_0.3O₂）取自中国沈阳的一家电子废物回收设施。它们被浸泡在200 g/L的氯化钠溶液中24小时以消除残余电荷，然后在60°C下干燥48小时。金属外壳用电切割机去除，随后将软包电池机械分离，并切成1 × 1 cm²的小片，浸入1-甲基-2-吡咯烷酮（Sigma-Aldrich）中。

功能遗传学证明胞外电子转移的重要性

锂、镍、钴和锰在希瓦氏菌（Shewanella oneidensis）存在下均从电池粉末中释放到溶液中，而在无菌对照组中则没有（图1）。先前的研究表明，删除希瓦氏菌的细胞色素MtrA或孔蛋白MtrB的基因会抑制胞外电子转移（EET），因为这两种蛋白质都是电子跨外膜转移所需的孔道-细胞色素复合体的关键组成部分。

结论

结果表明，微生物电提取（MEE）能有效释放废锂离子电池正极中的金属，但Ni²⁺和Co²⁺的毒性限制了该工艺的放大。预计这一缺点可以通过筛选或基因工程改造获得更具金属抗性的菌株来克服。增强胞外电子转移能力的多种方法也正在探索中。