स्रोत: NewsCenter

दुर्लभ पृथ्वी तत्व(आरईईएस) पसंद हैलेण्टेनियुमऔरNeodymiumसेल फोन और सौर पैनलों से लेकर उपग्रहों और इलेक्ट्रिक वाहनों तक, आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स के आवश्यक घटक हैं। ये भारी धातुएं हमारे चारों ओर होती हैं, जो छोटी मात्रा में होती हैं। लेकिन मांग में वृद्धि जारी है और क्योंकि वे इतनी कम सांद्रता में होते हैं, रीस निकालने के पारंपरिक तरीके अक्षम, पर्यावरणीय रूप से प्रदूषण और श्रमिकों के स्वास्थ्य के लिए हानिकारक हो सकते हैं।

अब, डिफेंस एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी (DARPA) पर्यावरण रोगाणुओं से बायोइंजीनियरिंग रिसोर्स (EMBER) कार्यक्रम के रूप में फंडिंग के साथ, सैन डिएगो स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ता REE की घरेलू आपूर्ति को बढ़ावा देने के उद्देश्य से उन्नत निष्कर्षण विधियां विकसित कर रहे हैं।

"हम वसूली के लिए एक नई प्रक्रिया विकसित करने की कोशिश कर रहे हैं जो पर्यावरण के अनुकूल और अधिक टिकाऊ है," जीवविज्ञानी और प्रमुख अन्वेषक मरीना कलुज़नाया ने कहा।

ऐसा करने के लिए, शोधकर्ता पर्यावरण से आरईई को पकड़ने के लिए चरम परिस्थितियों में रहने वाले मीथेन-उपभोग करने वाले बैक्टीरिया की प्राकृतिक प्रवृत्ति में टैप करेंगे।

"उन्हें अपने चयापचय मार्गों में प्रमुख एंजाइमैटिक प्रतिक्रियाओं में से एक बनाने के लिए दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की आवश्यकता होती है," कल्याज़हनाया ने कहा।

आरईईएस में आवर्त सारणी के कई लैंथेनाइड तत्व शामिल हैं। कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले और पैसिफिक नॉर्थवेस्ट नेशनल लेबोरेटरी (PNNL) के सहयोग से, SDSU शोधकर्ताओं ने इंजीनियरिंग को जैविक प्रक्रियाओं को उलटने की योजना बनाई है जो बैक्टीरिया को पर्यावरण से धातुओं की कटाई करने की अनुमति देते हैं। इस प्रक्रिया को समझने से सिंथेटिक डिजाइनर प्रोटीन के निर्माण को सूचित किया जाएगा जो बायोकेमिस्ट जॉन लव के अनुसार विभिन्न प्रकार के लैंथेनाइड्स के लिए उच्च विशिष्टता के साथ बांधते हैं। PNNL की टीम एक्सट्रीमोफिलिक और REE संचित बैक्टीरिया के आनुवंशिक निर्धारकों की पहचान करेगी, और फिर उनके री अपटेक की विशेषता होगी।

टीम तब बैक्टीरिया को संशोधित करेगी ताकि उनकी कोशिकाओं की सतह पर धातु-बाध्यकारी प्रोटीन का उत्पादन किया जा सके।

रीस खदान की सिलाई में अपेक्षाकृत प्रचुर मात्रा में हैं, कुछ धातु अयस्कों के अपशिष्ट उत्पाद, जैसे कि एल्यूमीनियम।

"माइन टेलिंग वास्तव में अपशिष्ट हैं, जो अभी भी बहुत सारी उपयोगी सामग्री हैं," कल्याज़हनाया ने कहा।

आरईईएस को शुद्ध करने और इकट्ठा करने के लिए, पानी और कुचल चट्टानों के इन स्लरीज को संशोधित बैक्टीरिया वाले एक बायोफिल्टर के माध्यम से चलाया जाएगा, जिससे बैक्टीरिया की सतह पर डिजाइनर प्रोटीन को चुनिंदा रूप से आरईईएस से बांधने की अनुमति मिलती है। मीथेन-लविंग बैक्टीरिया की तरह जो अपने टेम्प्लेट के रूप में सेवा करते थे, बेहतर बैक्टीरिया पीएच, तापमान और लवणता के चरम को सहन करेंगे, खदान में पाए जाने वाले परिस्थितियों में।

शोधकर्ता बायोफिल्टर में उपयोग के लिए एक झरझरा, शर्बत सामग्री बायोप्रिंट के लिए एक ज़ेरॉक्स कंपनी, एक उद्योग भागीदार, पालो ऑल्टो रिसर्च सेंटर (PARC) के साथ सहयोग करेंगे। यह बायोप्रिंटिंग तकनीक कम लागत वाली और स्केलेबल है और इसे खनिज वसूली के लिए व्यापक रूप से लागू होने पर महत्वपूर्ण बचत में परिणाम करने का अनुमान है।

पर्यावरण इंजीनियर क्रिस्टी डाइकस्ट्रा के अनुसार, बायोफिल्टर के परीक्षण और अनुकूलन के अलावा, टीम को बायोफिल्टर से शुद्ध लैंथेनाइड्स को इकट्ठा करने के तरीके भी विकसित करनी होगी। शोधकर्ताओं ने रिकवरी प्रक्रिया का परीक्षण करने और परिष्कृत करने के लिए एक स्टार्टअप कंपनी, फीनिक्स टेलिंग के साथ मिलकर काम किया है।

क्योंकि लक्ष्य आरईईएस, डायक्स्ट्रा और कई परियोजना भागीदारों को निकालने के लिए एक व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य लेकिन पर्यावरण के अनुकूल प्रक्रिया को विकसित करना है, जो लैंथेनाइड्स को पुनर्प्राप्त करने के लिए अन्य तकनीकों की तुलना में सिस्टम की लागत का विश्लेषण करेंगे, लेकिन पर्यावरणीय प्रभाव भी।

"हम अनुमान लगाते हैं कि वर्तमान में उपयोग की जाने वाली तुलना में पर्यावरण और कम ऊर्जा लागतों के बहुत सारे लाभ होंगे," डाइकस्ट्रा ने कहा। “इस तरह की एक प्रणाली कम ऊर्जा इनपुट के साथ एक निष्क्रिय बायोफिल्ट्रेशन प्रणाली से अधिक होगी। और फिर, सैद्धांतिक रूप से, वास्तव में पर्यावरणीय रूप से हानिकारक सॉल्वैंट्स और इस तरह की चीजों का कम उपयोग। बहुत सारी वर्तमान प्रक्रियाएं वास्तव में कठोर और गैर-पर्यावरणीय रूप से अनुकूल सॉल्वैंट्स का उपयोग करेंगी। ”

Dykstra यह भी नोट करता है कि चूंकि बैक्टीरिया खुद को दोहराते हैं, माइक्रोब-आधारित प्रौद्योगिकियां आत्म-नवीनीकरण कर रही हैं, "जबकि अगर हम एक रासायनिक विधि का उपयोग करते हैं, तो हमें लगातार अधिक से अधिक रासायनिक उत्पादन करना होगा।"

"यहां तक ​​कि अगर यह थोड़ा अधिक खर्च करेगा, लेकिन यह पर्यावरण को नुकसान नहीं पहुंचाता है, तो यह समझ में आता है," कल्याज़हनाया ने कहा।

DARPA- वित्त पोषित परियोजना का लक्ष्य चार वर्षों में जैव-चालित री-रिकवरी तकनीक की प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट प्रदान करना है, जो कल्याज़हना ने कहा कि एक रणनीतिक दृष्टि और एक क्रॉस-डिसिप्लिनरी आउटलुक की आवश्यकता होगी।

उन्होंने कहा कि यह परियोजना एसडीएसयू स्नातक छात्रों को बहु -विषयक अनुसंधान में भाग लेने का अवसर प्रदान करेगी "और देखें कि कैसे अवधारणाएं पायलट प्रदर्शन के लिए सभी तरह से विचारों से बढ़ सकती हैं।"

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पोस्ट समय: अप्रैल -17-2023