Forrás: NewsCenter

Ritkaföldfémek elemei(Rees) kedvelilantánésneodímiuma modern elektronika alapvető alkotóelemei, a mobiltelefonoktól és a napelemektől a műholdakig és az elektromos járművekig. Ezek a nehézfémek körülöttünk fordulnak elő, bár apró mennyiségben. De a kereslet továbbra is növekszik, és mivel ilyen alacsony koncentrációban fordulnak elő, a REE -k kinyerésének hagyományos módszerei nem hatékonyak, környezeti szennyezőek és káros lehetnek a munkavállalók egészségére.

Most, a Védelmi Advanced Research Projects Agency (DARPA) környezeti mikrobáinak finanszírozásával, mint bio -mérnöki erőforrás (EMBER) programmal, a San Diego Állami Egyetem kutatói fejlett extrakciós módszereket dolgoznak ki azzal a céllal, hogy fellendítsék a REES belföldi kínálatát.

"Megpróbáljuk kidolgozni egy új helyreállítási eljárást, amely környezetbarát és fenntarthatóbb" - mondta Marina Kalyuzhnaya, a biológus és a fő nyomozó.

Ehhez a kutatók a szélsőséges körülmények között élő metán-fogyasztó baktériumok természetes hajlandóságát érintik, hogy Rees-t megragadják a környezetből.

"A ritkaföldfémek elemeire van szükség, hogy az egyik legfontosabb enzimatikus reakciót hozzák létre metabolikus útjukban" - mondta Kalyuzhnaya.

A REE -k tartalmazzák a periódusos táblázat sok lantanid elemét. A Kaliforniai Egyetemen, a Berkeley -vel és a Csendes -óceán északnyugati Nemzeti Laboratóriumával (PNNL) együttműködve az SDSU kutatói azt tervezik, hogy megfordítják azokat a biológiai folyamatokat, amelyek lehetővé teszik a baktériumok számára a fémek környezetből történő betakarítását. John Love szerint ennek a folyamatnak a megértése tájékoztatja a szintetikus designer fehérjék létrehozását, amelyek nagy specifitással kötődnek a különféle lantanidokhoz. A PNNL csapata azonosítja a baktériumok extrém és REE genetikai meghatározóit, majd jellemzi azok Ree felvételét.

A csapat ezután módosítja a baktériumokat, hogy a fémkötő fehérjéket előállítsák sejtjeik felületén-mondta a szerelem.

A Rees viszonylag bőséges az aknákban, néhány fémérc hulladéktermékei, például alumínium.

"Az enyémfarkasok valójában hulladék, amelyben még mindig sok hasznos anyag van" - mondta Kalyuzhnaya.

A REE -k tisztításához és összegyűjtéséhez ezek a víz és a zúzott kőzetek a módosított baktériumokat tartalmazó biofilteren keresztül kerülnek át, lehetővé téve a baktériumok felületén lévő designer fehérjék számára, hogy szelektíven kötődjenek a rees -hez. Mint a metánt szerető baktériumok, amelyek sablonjaiként szolgáltak, a továbbfejlesztett baktériumok a pH-t, a hőmérsékletet és a sótartalmat, a bányafarkasok körülményeit elviselik.

A kutatók együttműködnek egy ipari partnerrel, a Palo Alto Kutatóközponttal (PARC), egy Xerox társasággal, hogy egy porózus, szorbens anyagot bioprintjanak a biofilterben. Ez a biomonzing technológia olcsó és méretezhető, és várhatóan jelentős megtakarítást eredményez, ha az ásványianyag-visszanyerésre tágabban alkalmazzák.

A biofilter tesztelése és optimalizálása mellett a csapatnak a környezetvédelmi mérnök szerint a tisztított lantanidokat a biofilterből a biofilterből történő összegyűjtésére is kidolgoznia kell. A kutatók összeálltak egy induló társasággal, a Phoenix Tailings -szel, hogy teszteljék és finomítsák a helyreállítási folyamatot.

Mivel a cél egy kereskedelmi szempontból életképes, de környezetbarát folyamat kidolgozása a REES kinyerésére, a Dykstra és számos projektpartner elemzi a rendszer költségeit, összehasonlítva a lantanidok helyreállítására szolgáló más technológiákkal, de a környezeti hatással is.

"Arra számítunk, hogy sok előnye lenne a környezeti és alacsonyabb energiaköltségeknek a jelenleg használthoz képest" - mondta Dykstra. „Egy ilyen rendszer inkább passzív biofiltrációs rendszer lenne, kevesebb energiamennyiséggel. És akkor elméletileg kevésbé használja az igazán környezeti szempontból káros oldószereket és hasonló dolgokat. Sok jelenlegi folyamat igazán kemény és nem környezeti barátságos oldószereket fog használni. ”

A Dykstra azt is megjegyzi, hogy mivel a baktériumok replikálódnak, a mikrobák alapú technológiák önmegújulnak, "míg ha kémiai módszert alkalmaznánk, folyamatosan egyre több vegyi anyagot kellene előállítanunk."

"Még akkor is, ha egy kicsit többet fog fizetni, de nem árt a környezetnek, ennek értelme lenne" - mondta Kalyuzhnaya.

A DARPA által finanszírozott projekt célja, hogy négy év alatt biztosítsa a bio-vezérelt Ree-visszaállítási technológia fogalmát, amely Kalyuzhnaya szerint stratégiai jövőképet és multidiszciplináris kilátásokat igényel.

Hozzátette, hogy a projekt lehetőséget ad az SDSU végzős hallgatóknak, hogy részt vegyen a multidiszciplináris kutatásban, „és megnézze, hogyan növekedhetnek a fogalmak az ötletektől egészen a pilóta demonstrációig”.

---

A postai idő: április-17-2023