Izvor: NewsCenter

Rijetki zemljani elementi(Rees) kaolantanineodimijsu ključne komponente moderne elektronike, od mobitela i solarnih panela do satelita i električnih vozila. Ovi teški metali javljaju se svuda oko nas, iako u sitnim količinama. Ali potražnja i dalje raste i budući da se javljaju u tako niskim koncentracijama, tradicionalne metode izvlačenja REE -a mogu biti neučinkovite, zagađujuće okoliš i štetne za zdravlje radnika.

Sada, uz financiranje od strane Agencije za napredne istraživačke projekti (DARPA) Mikroba za zaštitu okoliša kao program bioinženjeringa (EMBER), istraživači Državnog sveučilišta San Diego razvijaju napredne metode ekstrakcije s ciljem povećanja domaće opskrbe REE -om.

"Pokušavamo razviti novi postupak za oporavak koji je ekološki prihvatljiv i održiviji", rekla je biologinja i glavna istražiteljica Marina Kalyuzhnaya.

Da bi to učinili, istraživači će iskoristiti prirodnu sklonost bakterija koje su konzumirale metane koje žive u ekstremnim uvjetima kako bi uhvatili REE iz okoliša.

"Potrebni su rijetki zemaljski elementi da bi napravili jednu od ključnih enzimskih reakcija u svojim metaboličkim putovima", rekao je Kalyuzhnaya.

REE uključuju brojne lantanidne elemente periodične tablice. U suradnji sa Sveučilištem u Kaliforniji, Berkeley i Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), istraživači SDSU -a planiraju preokrenuti inženjer bioloških procesa koji omogućuju bakterijama da beru metale iz okoliša. Razumijevanje ovog procesa informirat će o stvaranju sintetskih dizajnerskih proteina koji se vezuju s visokom specifičnošću za različite vrste lantanida, prema biokemičaru Johnu Loveu. PNNL -ov tim identificirat će genetske odrednice ekstremofilnih i ree akumulirajući bakterije, a zatim okarakterizirati njihov unos na REE.

Tim će tada izmijeniti bakterije kako bi proizveli proteine ​​koji vežu metal na površini svojih stanica, rekla je ljubav.

Rees je relativno obilan u minskim repama, otpadnim proizvodima nekih metalnih ruda, poput aluminija.

"Mine su zapravo otpad koji u sebi još uvijek ima puno korisnih materijala", rekao je Kalyuzhnaya.

Da bi se pročistili i prikupili REE, ove surove vode i zdrobljene stijene prolazit će kroz biofilter koji sadrži modificirane bakterije, omogućujući dizajnerskim proteinima na površini bakterija da se selektivno vežu na REE. Kao i bakterije koje vole metana koje su služile kao njihovi predlošci, poboljšane bakterije tolerirat će krajnosti pH, temperature i slanosti, uvjeta koji se nalaze u rudnicima.

Istraživači će surađivati ​​s industrijskim partnerom, Palo Alto Research Center (PARC), kompanijom Xerox, kako bi bioprintirao porozni, sorbentni materijal za upotrebu u biofilteru. Ova tehnologija bioprintinga je jeftina i skalabilna i predviđa se da će rezultirati značajnim uštedama kada se primijeni široko na oporavak minerala.

Osim testiranja i optimizacije biofiltera, tim će također morati razviti metode za prikupljanje pročišćenih lantanida iz samog biofiltera, prema inženjeru okoliša Christy Dykstra. Istraživači su se udružili s tvrtkom za startup, Phoenix Taings, kako bi testirali i pročistili postupak oporavka.

Budući da je cilj razviti komercijalno održiv, ali ekološki prihvatljiv proces za vađenje REE -a, Dykstra i nekoliko projektnih partnera analizirat će troškove sustava u usporedbi s drugim tehnologijama za oporavak lantanida, ali i utjecaj na okoliš.

"Predviđamo da će imati puno koristi u okolišu i nižim troškovima energije u usporedbi s onim što se trenutno koristi", rekla je Dykstra. „Takav sustav bio bi više pasivni sustav biofiltracije, s manje unosa energije. A onda, teoretski, manje upotrebe stvarno ekološki štetnih otapala i sličnih stvari. Mnogo trenutačnih procesa koristit će zaista oštra i neobično prijateljska otapala. "

Dykstra također napominje da, budući da se bakterije repliciraju, tehnologije temeljene na mikrobu samostaju, "dok bismo, ako bismo koristili kemijsku metodu, morali kontinuirano proizvoditi sve više i više kemikalija."

"Čak i ako će koštati malo više, ali ne šteti okolišu, to bi imalo smisla", rekao je Kalyuzhnaya.

Cilj projekta koji je financiran DARPA je pružiti dokaz koncepta tehnologije REE-Reavery u četiri godine, za koju je Kalyuzhnaya rekao da će zahtijevati stratešku viziju i međudisciplinarni izgled.

Dodala je da će projekt pružiti studentima diplomiranih SDSU -a priliku da sudjeluju u multidisciplinarnim istraživanjima "i pogledajte kako koncepti mogu rasti iz samo ideja sve do demonstracije pilota."

---

Vrijeme posta: travanj-17-2023