Fonte: NewsCenter

Elementi di terra rara(Rees) comelantanioEneodimiosono componenti essenziali dell'elettronica moderna, dai telefoni cellulari e dai pannelli solari a satelliti e veicoli elettrici. Questi metalli pesanti si verificano intorno a noi, sebbene in piccole quantità. Ma la domanda continua ad aumentare e poiché si verificano in concentrazioni così basse, i metodi tradizionali per estrarre Rees possono essere inefficienti, inquinanti ecologici e dannosi per la salute dei lavoratori.

Ora, con i finanziamenti della Difesa Advanced Research Projects Agency (DARPA) Microbi ambientale come programma di risorse per la bioingegneria (EMBER), i ricercatori della San Diego State University stanno sviluppando metodi di estrazione avanzati con l'obiettivo di aumentare la fornitura nazionale di Rees.

"Stiamo cercando di sviluppare una nuova procedura per il recupero che è ecologico e più sostenibile", ha affermato il biologo e investigatore principale Marina Kalyuzhnaya.

Per fare ciò, i ricercatori attingeranno alla naturale propensione ai batteri che consumano il metano che vivono in condizioni estreme per catturare Rees dall'ambiente.

"Richiedono elementi della terra rara per fare una delle reazioni enzimatiche chiave nei loro percorsi metabolici", ha affermato Kalyuzhnaya.

I Rees includono i numerosi elementi di lantanide della tavola periodica. In collaborazione con l'Università della California, Berkeley e il Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), i ricercatori della SDSU hanno in programma di deglutire i processi biologici che consentono ai batteri di raccogliere i metalli dall'ambiente. Comprendere questo processo informerà la creazione di proteine ​​di design sintetico che si legano con elevata specificità a diversi tipi di lantanidi, secondo il biochimico John Love. Il team di PNNL identificherà i determinanti genetici dei batteri estremofili e REE che accumulano e quindi caratterizzerà il loro assorbimento di REE.

Il team modificherà quindi i batteri per produrre le proteine ​​leganti il ​​metallo sulla superficie delle loro cellule, ha detto l'amore.

I Rees sono relativamente abbondanti negli sterili, i prodotti di scarto di alcuni minerali metallici, come l'alluminio.

"I miei sterili sono in realtà rifiuti che hanno ancora molti materiali utili", ha detto Kalyuzhnaya.

Per purificare e raccogliere i Rees all'interno, questi fanghi di acqua e rocce frantumate verranno eseguite attraverso un biofiltro contenente i batteri modificati, consentendo alle proteine ​​del progettista sulla superficie dei batteri di legarsi selettivamente alle Rees. Come i batteri che amano il metano che sono serviti da modelli, i batteri migliorati tollereranno gli estremi di pH, temperatura e salinità, condizioni trovate negli sterili della miniera.

I ricercatori collaboreranno con un partner del settore, Palo Alto Research Center (PARC), una società Xerox, per bioprintare un materiale poroso e sorbente da utilizzare nel biofiltro. Questa tecnologia di bioprinting è a basso costo e scalabile e si prevede che comporti un risparmio significativo quando applicata ampiamente al recupero dei minerali.

Oltre a testare e ottimizzare il biofiltro, il team dovrà anche sviluppare metodi per raccogliere i lantanidi purificati dal biofiltro stesso, secondo l'ingegnere ambientale Christy Dykstra. I ricercatori hanno collaborato con una società di startup, gli sterili Phoenix, per testare e perfezionare il processo di recupero.

Poiché l'obiettivo è quello di sviluppare un processo commercialmente praticabile ma ecologico per l'estrazione di Rees, Dykstra e molti partner del progetto analizzeranno i costi del sistema rispetto ad altre tecnologie per il recupero di lantanidi, ma anche l'impatto ambientale.

"Prevediamo che avrebbero molti benefici per l'ambiente e i costi energetici più bassi rispetto a quelli attualmente utilizzati", ha affermato Dykstra. “Un sistema come questo sarebbe più un sistema di biofiltrazione passiva, con meno input di energia. E poi, teoricamente, meno uso di solventi e cose del genere. Molti processi attuali utilizzeranno solventi davvero aspri e non amichevoli. "

Dykstra rileva inoltre che poiché i batteri si replicano, le tecnologie a base di microbo sono auto-rinnovando, "mentre se dovessimo usare un metodo chimico, dovremmo produrre continuamente sempre più chimici".

"Anche se costerà un po 'di più, ma non danneggia l'ambiente, ciò avrebbe senso", ha detto Kalyuzhnaya.

L'obiettivo del progetto finanziato da DARPA è fornire la prova del concetto della tecnologia re-recupero re-guidato in quattro anni, che ha affermato Kalyuzhnaya che richiederà una visione strategica e una prospettiva interdisciplinare.

Ha aggiunto che il progetto fornirà agli studenti laureati SDSU l'opportunità di partecipare alla ricerca multidisciplinare "e vedere come i concetti possono crescere solo dalle idee fino alla dimostrazione pilota".

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Tempo post: aprile-17-2023