Sumber: NewsCenter

Elemen Bumi Jarang(Rees) sukaLanthanumDanNeodymiumadalah komponen penting dari elektronik modern, dari ponsel dan panel surya hingga satelit dan kendaraan listrik. Logam -logam berat ini terjadi di sekitar kita, meskipun dalam jumlah kecil. Tetapi permintaan terus meningkat dan karena mereka terjadi dalam konsentrasi rendah, metode tradisional mengekstraksi Ree dapat menjadi tidak efisien, berpolusi lingkungan, dan merugikan kesehatan pekerja.

Sekarang, dengan dana dari Mikroba Lingkungan Pertahanan Lanjutan Proyek Penelitian (DARPA) sebagai program sumber daya bioengineering (Ember), para peneliti San Diego State University sedang mengembangkan metode ekstraksi canggih dengan tujuan meningkatkan pasokan domestik Rees.

"Kami berusaha mengembangkan prosedur baru untuk pemulihan yang ramah lingkungan dan lebih berkelanjutan," kata ahli biologi dan penyelidik utama Marina Kalyuzhnaya.

Untuk melakukan ini, para peneliti akan memanfaatkan kecenderungan alami bakteri yang memakan metana yang hidup dalam kondisi ekstrem untuk menangkap Rees dari lingkungan.

"Mereka membutuhkan unsur -unsur tanah jarang untuk membuat salah satu reaksi enzimatik utama dalam jalur metabolisme mereka," kata Kalyuzhnaya.

Rees mencakup banyak elemen lanthanide dari tabel periodik. Bekerja sama dengan University of California, Berkeley dan Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), para peneliti SDSU berencana untuk merekayasa balik proses biologis yang memungkinkan bakteri memanen logam dari lingkungan. Memahami proses ini akan menginformasikan penciptaan protein desainer sintetis yang mengikat dengan spesifisitas tinggi untuk berbagai jenis lantanida, menurut ahli biokimia John Love. Tim PNNL akan mengidentifikasi faktor penentu genetik bakteri ekstremofilik dan REE, dan kemudian mengkarakterisasi penyerapan REE mereka.

Tim kemudian akan memodifikasi bakteri untuk menghasilkan protein pengikat logam di permukaan sel mereka, kata cinta.

Rees relatif berlimpah di tailing tambang, produk limbah dari beberapa bijih logam, seperti aluminium.

"Tailing tambang sebenarnya adalah limbah yang masih memiliki banyak bahan yang berguna di dalamnya," kata Kalyuzhnaya.

Untuk memurnikan dan mengumpulkan Rees di dalamnya, bubur air dan batuan yang dihancurkan ini akan dijalankan melalui biofilter yang mengandung bakteri yang dimodifikasi, memungkinkan protein desainer pada permukaan bakteri untuk secara selektif mengikat pada Rees. Seperti bakteri pencinta metana yang berfungsi sebagai templatnya, bakteri yang ditingkatkan akan mentolerir pH ekstrem, suhu dan salinitas, kondisi yang ditemukan di tailing tambang.

Para peneliti akan berkolaborasi dengan mitra industri, Palo Alto Research Center (PARC), sebuah perusahaan Xerox, untuk bioprint bahan sorben berpori untuk digunakan dalam biofilter. Teknologi bioprinting ini berbiaya rendah dan dapat diskalakan dan diproyeksikan menghasilkan penghematan yang signifikan ketika diterapkan secara luas pada pemulihan mineral.

Selain menguji dan mengoptimalkan biofilter, tim juga harus mengembangkan metode untuk mengumpulkan lantanida yang dimurnikan dari biofilter itu sendiri, menurut insinyur lingkungan Christy Dykstra. Para peneliti telah bekerja sama dengan perusahaan startup, Phoenix tailings, untuk menguji dan memperbaiki proses pemulihan.

Karena tujuannya adalah untuk mengembangkan proses yang layak secara komersial tetapi ramah lingkungan untuk mengekstraksi Rees, Dykstra dan beberapa mitra proyek akan menganalisis biaya sistem dibandingkan dengan teknologi lain untuk memulihkan lantanida, tetapi juga dampak lingkungan.

“Kami mengantisipasi bahwa ia akan memiliki banyak manfaat secara lingkungan dan lebih rendah dibandingkan dengan apa yang saat ini digunakan,” kata Dykstra. “Sistem seperti ini akan lebih merupakan sistem biofiltrasi pasif, dengan lebih sedikit input energi. Dan kemudian, secara teoritis, kurang menggunakan pelarut yang sangat berbahaya dan hal -hal seperti itu. Banyak proses saat ini akan menggunakan pelarut yang benar-benar keras dan tidak ramah lingkungan. ”

Dykstra juga mencatat bahwa karena bakteri mereplikasi diri mereka sendiri, teknologi berbasis mikroba semakin memperbaharui diri, "sedangkan jika kita menggunakan metode kimia, kita harus terus menghasilkan lebih banyak dan lebih banyak bahan kimia."

"Bahkan jika harganya sedikit lebih banyak, tetapi itu tidak membahayakan lingkungan, itu akan masuk akal," kata Kalyuzhnaya.

Tujuan dari proyek yang didanai DARPA adalah untuk memberikan pembuktian konsep teknologi REE-recovery yang digerakkan oleh bio dalam empat tahun, yang menurut Kalyuzhnaya akan membutuhkan visi strategis dan pandangan lintas disiplin.

Dia menambahkan bahwa proyek ini akan memberi mahasiswa pascasarjana SDSU kesempatan untuk berpartisipasi dalam penelitian multidisiplin "dan melihat bagaimana konsep dapat tumbuh dari ide -ide yang hanya untuk memadamkan demonstrasi."

---

Waktu pos: Apr-17-2023