Fonte: NewsCenter

Elementos da Terra rara(Rees) comolantáneneodimioson compoñentes esenciais da electrónica moderna, desde teléfonos móbiles e paneis solares ata satélites e vehículos eléctricos. Estes metais pesados ​​ocorren ao noso redor, aínda que en cantidades pequenas. Pero a demanda segue aumentando e porque se producen en concentracións tan baixas, os métodos tradicionais de extraer REES poden ser ineficientes, contaminantes ambientalmente e prexudiciais para a saúde dos traballadores.

Agora, con financiamento do Microbios ambientais da Axencia de Proxectos de Investigación de Defensa (DARPA) como programa de recursos de bioingeniería (Ember), os investigadores da Universidade do Estado de San Diego están a desenvolver métodos de extracción avanzados co obxectivo de impulsar a oferta doméstica de REES.

"Estamos intentando desenvolver un novo procedemento para a recuperación que sexa ecolóxico e máis sostible", dixo o biólogo e investigador principal Marina Kalyuzhnaya.

Para iso, os investigadores aproveitarán a propensión natural das bacterias que consumen metano que viven en condicións extremas para capturar a REES do ambiente.

"Necesitan elementos da Terra rara para facer unha das reaccións enzimáticas clave nas súas vías metabólicas", dixo Kalyuzhnaya.

REES inclúe moitos elementos lantánidos da táboa periódica. En colaboración coa Universidade de California, Berkeley e o Laboratorio Nacional do Noroeste do Pacífico (PNNL), os investigadores da SDSU planean enxeñar os procesos biolóxicos que permiten ás bacterias coller os metais do medio ambiente. Comprender este proceso informará a creación de proteínas de deseñadores sintéticos que se unen con alta especificidade a diferentes tipos de lantánides, segundo o bioquímico John Love. O equipo de PNNL identificará os determinantes xenéticos das bacterias extremófilas e REE acumulando e logo caracterizarán a súa captación de REE.

O equipo modificará entón as bacterias para producir as proteínas de unión metálicas na superficie das súas células, dixo o amor.

O REES é relativamente abundante nos colexios de minas, os residuos dalgúns minerais metálicos, como o aluminio.

"Os micos son realmente residuos que aínda teñen moitos materiais útiles nel", dixo Kalyuzhnaya.

Para purificar e recoller o REES dentro, estas ligas de auga e rochas esmagadas pasarán a través dun biofiltro que conteña as bacterias modificadas, permitindo que as proteínas deseñadoras na superficie da bacteria se unan selectivamente ao Rees. Do mesmo xeito que as bacterias amantes do metano que serviron como modelos, as bacterias melloradas tolerarán os extremos de pH, temperatura e salinidade, condicións atopadas nos colexios da minas.

Os investigadores colaborarán cun socio da industria, Palo Alto Research Center (PARC), unha empresa Xerox, para bioprint un material poroso e sorbente para o seu uso no biofilter. Esta tecnoloxía de bioprinting é de baixo custo e escalable e está prevista para producir un aforro significativo cando se aplica amplamente á recuperación de minerais.

Ademais de probar e optimizar o biofiltro, o equipo tamén terá que desenvolver métodos para recoller os lantánidos purificados do propio biofiltro, segundo a enxeñeira ambiental Christy Dykstra. Os investigadores uníronse cunha empresa de inicio, Phoenix Tailings, para probar e perfeccionar o proceso de recuperación.

Debido a que o obxectivo é desenvolver un proceso comercialmente viable pero ecolóxico para extraer Rees, Dykstra e varios dos socios do proxecto analizarán os custos do sistema en comparación con outras tecnoloxías para a recuperación de lantánidos, pero tamén o impacto ambiental.

"Prevemos que tería moitos beneficios ambientalmente e reducidos os custos enerxéticos en comparación co que se usa actualmente", dixo Dykstra. "Un sistema coma este sería máis un sistema de biofiltración pasiva, con menos entradas de enerxía. E logo, teoricamente, menos uso de disolventes e cousas realmente nocivas realmente. Moitos procesos actuais empregarán disolventes moi duros e non ambientais. "

Dykstra tamén sinala que dado que as bacterias se replican, as tecnoloxías baseadas en microbios se auto-renovan, "mentres que se usásemos un método químico, teriamos que producir continuamente cada vez máis químico".

"Mesmo se custará un pouco máis, pero non prexudica o ambiente, iso tería sentido", dixo Kalyuzhnaya.

O obxectivo do proxecto financiado por DARPA é proporcionar a proba de concepto da tecnoloxía de recuperación de REE en catro anos, que Kalyuzhnaya requirirá unha visión estratéxica e unha perspectiva transversal.

Ela engadiu que o proxecto proporcionará aos estudantes graduados da SDSU a oportunidade de participar na investigación multidisciplinar "e ver como os conceptos poden crecer desde só ideas ata a demostración de piloto".

---

Tempo de publicación: 17 de abril-2023