Heimild: Newscenter

Sjaldgæfar jarðþættir(Rees) einsLanthanumOgNeodymiumeru nauðsynlegir þættir nútíma rafeindatækni, allt frá farsímum og sólarplötum til gervitungla og rafknúinna ökutækja. Þessir þungmálmar koma fram allt í kringum okkur, að vísu í örlítið magni. En eftirspurn heldur áfram að aukast og vegna þess að þau koma fram í svo lágum styrk geta hefðbundnar aðferðir við að draga REE verið óhagkvæmar, umhverfislegar mengandi og skaðlegir heilsu starfsmanna.

Nú, með fjármögnun frá Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) umhverfis örverum sem lífrænni Resource Resource (EMBER), eru vísindamenn í San Diego State University að þróa háþróaðar útdráttaraðferðir með það að markmiði að auka innlent framboð Rees.

„Við erum að reyna að þróa nýja málsmeðferð við bata sem er umhverfisvæn og sjálfbærari,“ sagði líffræðingurinn og aðal rannsóknarmaðurinn Marina Kalyuzhnaya.

Til að gera þetta munu vísindamennirnir nýta sér náttúrulega tilhneigingu metan-neytandi baktería sem búa við erfiðar aðstæður til að ná Rees úr umhverfinu.

„Þeir þurfa sjaldgæfar jarðþættir til að búa til eitt af helstu ensímviðbrögðum í efnaskiptaferlum sínum,“ sagði Kalyuzhnaya.

Rees inniheldur marga lanthaníðþætti lotukerfisins. Í samvinnu við Háskólann í Kaliforníu, Berkeley og Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), ætla vísindamenn SDSU að snúa við verkfræðingnum líffræðilegum ferlum sem gera bakteríunum kleift að uppskera málma úr umhverfinu. Að skilja þetta ferli mun upplýsa um gerð tilbúinna hönnuðarpróteina sem bindast mikilli sérstöðu við mismunandi gerðir af lanthaníðum, samkvæmt lífefnafræðingnum John Love. Teymi PNNL mun bera kennsl á erfðafræðilega ákvarðanir öfga og REE sem safnast saman bakteríur og einkenna síðan upptöku REE þeirra.

Liðið mun síðan breyta bakteríunum til að framleiða málmbindandi prótein á yfirborði frumna þeirra, sagði ást.

Rees er tiltölulega mikið í námuvinnu, úrgangsafurðum sumra málmgrýti, svo sem áli.

„Mínir eru í raun sóun sem hefur enn mikið af gagnlegum efnum í því,“ sagði Kalyuzhnaya.

Til að hreinsa og safna Rees innan verða þessar slurries af vatni og muldum bergum keyrðar í gegnum líffilter sem inniheldur breyttar bakteríur, sem gerir hönnuðarpróteinum kleift á yfirborði bakteríunnar að bindast sértækt við Rees. Eins og metan-elskandi bakteríur sem þjónuðu sem sniðmát þeirra, munu bættar bakteríur þola öfgar á pH, hitastigi og seltu, aðstæðum sem finnast í námunni.

Vísindamennirnir munu vinna með iðnaðarmanni, Palo Alto Research Center (PARC), Xerox fyrirtæki, til að bioprint porous, sorbent efni til notkunar í líffilterinu. Þessi lífprentunartækni er með litlum tilkostnaði og stigstærð og spáð er að hann muni leiða til verulegs sparnaðar þegar það er beitt í stórum dráttum á steinefni.

Auk þess að prófa og hámarka líffilterinn verður teymið einnig að þróa aðferðir til að safna hreinsuðu lanthaníðunum frá líffilterinu sjálfu, að sögn umhverfisverkfræðingsins Christy Dykstra. Vísindamennirnir hafa tekið höndum saman við sprotafyrirtæki, Phoenix Tailings, til að prófa og betrumbæta bataferlið.

Vegna þess að markmiðið er að þróa viðskiptalegt lífvænlegt en umhverfisvænt ferli til að draga REE, munu Dykstra og nokkrir af verkefnisaðilum greina kostnað kerfisins samanborið við aðra tækni til að endurheimta lanthaníð, en einnig umhverfisáhrif.

„Við gerum ráð fyrir að það myndi hafa mikinn ávinning umhverfislega og lægri orkukostnað miðað við það sem nú er notað,“ sagði Dykstra. „Kerfi eins og þetta væri meira af óbeinu lífsíunarkerfi, með minni orkuinntak. Og þá, fræðilega, minni notkun raunverulega umhverfisskaða leysir og svoleiðis. A einhver fjöldi af núverandi ferlum mun nota virkilega harkalega og ekki umhverfislega leysir. “

Dykstra bendir einnig á að þar sem bakteríur endurtaka sig, þá er örverutengd tækni sjálf endurnýjun, „en ef við myndum nota efnafræðilega aðferð, þá verðum við stöðugt að framleiða meira og meira efnafræðilegt.“

„Jafnvel þó að það muni kosta aðeins meira, en það skaðar ekki umhverfið, þá væri það skynsamlegt,“ sagði Kalyuzhnaya.

Markmið DARPA-fjármagnaðs verkefnis er að veita sönnun á hugtaki lífdrifinna REE-enduruppgötvunar tækni á fjórum árum, sem Kalyuzhnaya sagði að muni krefjast stefnumótandi sýn og þverfaglegar horfur.

Hún bætti við að verkefnið muni veita SDSU framhaldsnemum tækifæri til að taka þátt í þverfaglegum rannsóknum „og sjá hvernig hugtök geta vaxið úr bara hugmyndum alla leið til sýningar á flugmanni.“

---

Post Time: Apr-17-2023