Allikas: NewsCenter

Haruldaste muldmetallide elemendid(Rees) nagulantaanjaneodüümon tänapäevase elektroonika olulised komponendid, alates mobiiltelefonidest ja päikesepaneelidest kuni satelliitide ja elektrisõidukiteni. Need raskmetallid esinevad meie ümber, ehkki pisikestes kogustes. Kuid nõudlus kasvab jätkuvalt ja kuna need esinevad sellistes madalates kontsentratsioonides, võivad traditsioonilised Reesi kaevandamise meetodid olla ebaefektiivne, keskkonnal saastada ja kahjustada töötajate tervist.

San Diego Riikliku Ülikooli teadlased töötavad välja Defense Advanced teadusprojektide agentuuri (DARPA) keskkonna mikroobid kui bioinseneriressursside (EMBER) programmi rahastamine täiustatud ekstraheerimismeetodeid eesmärgiga suurendada Reesi kodumaist pakkumist.

"Püüame välja töötada uue taastumisprotseduuri, mis on keskkonnasõbralik ja jätkusuutlikum," ütles bioloog ja peauurija Marina Kalyuzhnaya.

Selleks kasutavad teadlased keskkonnast Reesi jäädvustamiseks äärmuslikes tingimustes elavate metaani tarbivate bakterite loomulikku kalduvust.

"Nad vajavad haruldaste muldmetallide elemente, et saada nende metaboolsetel radadel üks peamisi ensümaatilisi reaktsioone," ütles Kalyuzhnaya.

Rees hõlmab perioodilise tabeli paljusid lantaniidielemente. Koostöös California ülikooli, Berkeley ja Vaikse ookeani loodeosa riikliku labori (PNNL) kavas plaanivad SDSU teadlased bioloogilisi protsesse ümber kujundada, mis võimaldavad bakteritel metalle keskkonnast koristada. Selle protsessi mõistmine annab biokeemiku John Love sõnul teada sünteetiliste disainerite valkude loomisest, mis seostuvad suure spetsiifilisusega erinevat tüüpi lantaniididega. PNNL -i meeskond tuvastab ekstreemfiilsete ja REE akumuleerivate bakterite geneetilised määrajad ning iseloomustab seejärel nende REE omastamist.

Seejärel modifitseerib meeskond baktereid, et toota nende rakkude pinnal metalli siduvaid valke, ütles armastus.

Reesi on kaevanduste jäätmetes suhteliselt rikkalikult, mõne metallimaagi, näiteks alumiiniumi jäätmeid.

"Miinide jäätmed on tegelikult raiskavad, millel on veel palju kasulikke materjale," ütles Kalyuzhnaya.

Rees sees puhastamiseks ja kogumiseks juhitakse need vee ja purustatud kivimite liinad läbi modifitseeritud baktereid sisaldava biofiltri, võimaldades bakterite pinnal olevatel disainervalkedel seostuda valikuliselt REE -dega. Nagu metaani armastavad bakterid, mis olid nende mallidena, taluvad täiustatud bakterid pH, temperatuuri ja soolsuse äärmusi, kaevandusjäätmetes leiduvaid tingimusi.

Teadlased teevad koostööd tööstuspartneri Palo Alto Research Centeri (PARC), Xeroxi ettevõttega, et biofiltris kasutada poorset, sorbentset materjali. See bioprintide tehnoloogia on odav ja skaleeritav ning prognooside kohaselt on mineraalide taastumisel laias laastus märkimisväärne kokkuhoid.

Lisaks biofiltri testimisele ja optimeerimisele peab meeskond välja töötama ka keskkonnainseneri Christy Dykstra sõnul meetodeid puhastatud lantaniidide kogumiseks biofiltrist endast. Teadlased on teinud koostööd alustava ettevõtte Phoenix Tantssiga, et testida ja täpsustada taastumisprotsessi.

Kuna eesmärk on välja töötada REES -i ekstraheerimiseks äriliselt elujõuline, kuid keskkonnasõbralik protsess, analüüsivad Dykstra ja mitmed projektipartnerid süsteemi kulusid võrreldes teiste lantaniidide taastamise tehnoloogiatega, aga ka keskkonnamõju.

"Me arvame, et sellel oleks praegu kasutatavaga võrreldes palju eeliseid keskkonna- ja väiksemate energiakuludega," ütles Dykstra. „Selline süsteem oleks rohkem passiivne biofiltratsioonisüsteem, millel on vähem energiasisendeid. Ja siis, teoreetiliselt, vähem keskkonnaliselt kahjulike lahustite ja selliste asjade kasutamist. Paljud praegused protsessid kasutavad tõesti karmi ja mittekeskkonna sõbralikke lahusteid. ”

Dykstra märgib ka, et kuna bakterid kordavad ennast, siis mikroobipõhised tehnoloogiad taastuvad iseenesest, "kui me keemilist meetodit kasutaksime, peaksime pidevalt tootma üha rohkem keemilisi."

"Isegi kui see maksab natuke rohkem, kuid see ei kahjusta keskkonda, oleks see mõistlik," ütles Kalyuzhnaya.

DARPA rahastatud projekti eesmärk on pakkuda nelja aasta jooksul biopõhise REE-taastamistehnoloogia kontseptsiooni, mis Kalyuzhnaya sõnul nõuab strateegilist visiooni ja distsiplinaarset väljavaadet.

Ta lisas, et projekt annab SDSU kraadiõppuritele võimaluse osaleda multidistsiplinaarsetes uuringutes ja vaadata, kuidas mõisted võivad kasvada lihtsalt ideedest kuni pilootinäitmiseni.

---

Postiaeg:-19.-19. APR2023