منبع: NewsCenter

عناصر نادر زمین(Rees) مانندلانتانوتنیودیمیماجزای اساسی الکترونیک مدرن ، از تلفن های همراه و پانل های خورشیدی گرفته تا ماهواره ها و وسایل نقلیه برقی هستند. این فلزات سنگین در اطراف ما اتفاق می افتد ، البته در مقادیر کمی. اما تقاضا همچنان رو به افزایش است و به دلیل اینکه در چنین غلظت های کم اتفاق می افتد ، روش های سنتی استخراج REE می تواند ناکارآمد ، آلاینده محیط زیست و برای سلامت کارگران باشد.

اکنون ، با تأمین بودجه از آژانس های پیشرفته پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی (DARPA) به عنوان یک برنامه منبع زیست مهندسی (EMBER) ، محققان دانشگاه ایالتی سن دیگو در حال توسعه روشهای پیشرفته استخراج با هدف افزایش عرضه داخلی REES هستند.

زیست شناس و محقق اصلی ، مارینا کالیوزنایا گفت: "ما در تلاش هستیم تا روش جدیدی را برای بهبودی توسعه دهیم که سازگار با محیط زیست باشد و پایدارتر باشد."

برای انجام این کار ، محققان به تمایل طبیعی باکتریهای با مصرف کننده متان که در شرایط شدید زندگی می کنند ، برای گرفتن ReES از محیط استفاده می کنند.

Kalyuzhnaya گفت: "آنها به عناصر خاکی نادر نیاز دارند تا یکی از واکنش های اصلی آنزیمی را در مسیرهای متابولیکی خود ایجاد کنند."

Rees شامل بسیاری از عناصر لانتانید جدول تناوبی است. محققان SDSU با همکاری دانشگاه کالیفرنیا ، برکلی و آزمایشگاه ملی شمال غربی اقیانوس آرام (PNNL) ، قصد دارند فرایندهای بیولوژیکی را که به باکتری ها اجازه می دهد فلزات را از محیط برداشت کنند ، مهندسی کنند. به گفته جان عشق بیوشیمیست ، با درک این فرایند ، ایجاد پروتئین های طراح مصنوعی که با ویژگی بالا به انواع مختلف لانتانیدها متصل می شوند ، آگاه می شود. تیم PNNL عوامل ژنتیکی باکتری های تجمع یافته اکسترووفیلیک و REE را شناسایی می کند و سپس جذب REE آنها را مشخص می کند.

عشق گفت: این تیم باکتری ها را برای تولید پروتئین های فلزی روی سطح سلول های خود اصلاح می کند.

Rees در محورهای معدن نسبتاً فراوان است ، مواد زاید برخی از سنگ معدن فلزی مانند آلومینیوم.

Kalyuzhnaya گفت: "دلهره های معدن در واقع زباله هایی هستند که هنوز هم مواد مفیدی در آن وجود دارد."

برای تصفیه و جمع آوری REE ها در داخل ، این دوغاب های آب و سنگهای خرد شده از طریق بیوفیلتر حاوی باکتری های اصلاح شده اجرا می شوند و به پروتئین های طراح روی سطح باکتری ها اجازه می دهند تا به صورت انتخابی به REES متصل شوند. مانند باکتری های دوست داشتنی متان که به عنوان الگوهای آنها خدمت می کردند ، باکتری های بهبود یافته ، شرایط موجود در pH ، دما و شوری را تحمل می کنند ، شرایط موجود در محوطه معدن.

محققان با یک شریک صنعت ، مرکز تحقیقات پالو آلتو (PARC) ، یک شرکت Xerox ، همکاری می کنند تا یک ماده متخلخل و سوربنت را برای استفاده در بیوفیلتر بیوپرین کنند. این فناوری زیست سنجی کم هزینه و مقیاس پذیر است و پیش بینی می شود در صورت استفاده گسترده در بازیابی مواد معدنی ، باعث صرفه جویی قابل توجهی شود.

به گفته مهندس محیط زیست کریستی دایکسترا ، علاوه بر آزمایش و بهینه سازی بیوفیلتر ، این تیم همچنین باید روش هایی را برای جمع آوری لانتانیدهای خالص از خود بیوفیلتر تهیه کند. محققان برای آزمایش و پالایش روند بازیابی با یک شرکت نوپا به نام Phoenix Tailings همکاری کرده اند.

از آنجا که هدف این است که یک فرآیند قابل استفاده اما دوستانه از نظر محیط زیست برای استخراج REES ایجاد شود ، Dykstra و چندین شرکای پروژه هزینه های این سیستم را در مقایسه با سایر فناوری ها برای بازیابی لانتانیدها ، بلکه تأثیر محیط زیست تجزیه و تحلیل می کنند.

Dykstra گفت: "ما پیش بینی می کنیم که این مزایای زیادی از نظر محیط زیست و هزینه های انرژی کمتری در مقایسه با آنچه در حال حاضر استفاده می شود ، داشته باشد." وی گفت: "سیستمی مانند این بیشتر می تواند یک سیستم بیوفیلتراسیون منفعل باشد و دارای انرژی کمتری باشد. و پس از آن ، از نظر تئوری ، استفاده کمتر از حلالهای واقعاً مضر از نظر زیست محیطی و مواردی از این دست. بسیاری از فرآیندهای فعلی از حلالهای واقعاً سخت و غیر محیطی استفاده می کنند. "

Dykstra همچنین خاطرنشان می کند که از آنجا که باکتری ها خود را تکرار می کنند ، فن آوری های مبتنی بر میکروب خود تجدید می کنند ، "در حالی که اگر ما از یک روش شیمیایی استفاده می کردیم ، ما باید به طور مداوم بیشتر و بیشتر مواد شیمیایی تولید کنیم."

Kalyuzhnaya گفت: "حتی اگر این هزینه کمی بیشتر باشد ، اما به محیط زیست آسیب نمی رساند ، این معنی خواهد داشت."

هدف از پروژه با بودجه DARPA ، اثبات مفهوم فناوری Ree-Recovery Bio محور در چهار سال است که Kalyuzhnaya گفت به یک دید استراتژیک و چشم انداز بین رشته ای نیاز دارد.

وی افزود: این پروژه فرصتی برای شرکت در تحقیقات چند رشته ای به دانشجویان فارغ التحصیلان SDSU می دهد "و می بینید که چگونه مفاهیم می توانند از ایده های فقط در تمام راه برای تظاهرات خلبانی رشد کنند."

---

زمان پست: آوریل 17-2023