מקור: NewsCenter

יסודות אדמה נדירים(ריס) כמוLanthanumוכןNeodymiumהם רכיבים חיוניים של אלקטרוניקה מודרנית, מטלפונים סלולריים ופאנלים סולאריים ועד לוויינים ורכבים חשמליים. מתכות כבדות אלה מתרחשות סביבנו, אם כי בכמויות זעירות. אולם הביקוש ממשיך לעלות ומכיוון שהם מתרחשים בריכוזים נמוכים כאלה, שיטות מסורתיות לחילוץ REEs יכולות להיות לא יעילות, מזהמות סביבתית ומזיקה לבריאות העובדים.

כעת, עם מימון מטעם החוקרים הסביבתיים של סוכנות הפרויקטים המתקדמים של המחקר המתקדם (DARPA) כתוכנית משאב ביו -הנדסה (EMBER), חוקרי אוניברסיטת סן דייגו מפתחים שיטות מיצוי מתקדמות במטרה להגביר את ההיצע המקומי של REES.

"אנו מנסים לפתח נוהל חדש להתאוששות שהוא ידידותי לסביבה ובר קיימא יותר", אמרה הביולוגית והחוקרת הראשית מרינה קאליוזנאיה.

לשם כך, החוקרים ישתמשו בנטייה הטבעית של חיידקים הצורכים מתאן החיים בתנאים קיצוניים כדי ללכוד את REEs מהסביבה.

"הם דורשים יסודות אדמה נדירים כדי להעלות את אחת התגובות האנזימטיות העיקריות במסלולי המטבוליים שלהם", אמרה קליוזנאיה.

REEs כוללים את האלמנטים הרבים של הלנטניד בטבלה המחזורית. בשיתוף עם אוניברסיטת קליפורניה, ברקלי והמעבדה הלאומית של צפון -מערב האוקיאנוס השקט (PNNL), חוקרי SDSU מתכננים להנדס מהנדסים את התהליכים הביולוגיים המאפשרים לחיידקים לקצור את המתכות מהסביבה. הבנת תהליך זה תודיע ליצירת חלבונים מעצבים סינתטיים הנקשרים בספציפיות גבוהה לסוגים שונים של לנטנידים, לדברי הביוכימאי ג'ון לאב. הצוות של PNNL יזהה את הקובעים הגנטיים של החיידקים הקיצוניים וה- REE המצטברים, ואז יאפיין את ספיגתם של REE.

לאחר מכן הצוות ישנה את החיידקים כדי לייצר את החלבונים המחייבים מתכת על פני התאים שלהם, אמרה אהבה.

REEs שופעים יחסית בתנאי מכרות, מוצרי הפסולת של כמה עפרות מתכת, כמו אלומיניום.

"תאי המכרות הם למעשה פסולת שעדיין יש בה הרבה חומרים שימושיים", אמרה קליוז'נאיה.

כדי לטהר ולאסוף את ה- REEs שבתוכו, יורדי מים אלה וסלעים כתושים יופעלו דרך ביו -פילטר המכיל את החיידקים שהשתנו, ויאפשר לחלבוני המעצבים על פני החיידקים להיקשר באופן סלקטיבי ל- REEs. בדומה לחיידקים חובבי המתאן ששימשו כתבניות שלהם, החיידקים המשופרים יסבלו קיצוניות של pH, טמפרטורה ומליחות, תנאים שנמצאים בתנאי המכרות.

החוקרים ישתפו פעולה עם שותף בתעשייה, מרכז המחקר של פאלו אלטו (PARC), חברת זירוקס, כדי ביו -פרינט חומר נקבובי וסורבני לשימוש בביו -פילטר. טכנולוגיית הדפסת ביו היא בעלות נמוכה וניתנת להרחבה והיא צפויה לגרום לחיסכון משמעותי כאשר מיושמים באופן נרחב על התאוששות מינרלית.

בנוסף לבדיקה ומיטוב של הביו -פילטר, הצוות יצטרך גם לפתח שיטות לאיסוף הלנטנידים המטוהרים מהביו -פילטר עצמו, על פי המהנדס הסביבתי כריסטי דייקסטרה. החוקרים התחברו לחברת סטארט -אפ, פיניקס זנב, כדי לבדוק ולשכלל את תהליך ההחלמה.

מכיוון שהמטרה היא לפתח תהליך בר -קיימא מסחרי אך ידידותי לסביבה לחילוץ REES, Dykstra וכמה משותפי הפרויקט ינתחו את עלויות המערכת בהשוואה לטכנולוגיות אחרות לשחזור Lanthanides, אך גם את ההשפעה הסביבתית.

"אנו צופים כי יהיו להן יתרונות רבים על עלויות אנרגיה סביבתיות ונמוכות בהשוואה למה שמשתמש כיום", אמר דייקסטרה. "מערכת כזו תהיה יותר מערכת ביו -פילטרציה פסיבית, עם פחות תשומות אנרגיה. ואז, תיאורטית, פחות שימוש בממסים מזיקים באמת ובדברים כאלה. הרבה תהליכים עכשוויים ישתמשו בממסים קשים ואינם ידידותיים לא סביבתית. "

דייקסטרה מציין גם כי מכיוון שחיידקים משכפלים את עצמם, טכנולוגיות מבוססות מיקרובה מחדשות את עצמן, "ואילו אם היינו משתמשים בשיטה כימית, היינו צריכים לייצר ללא הרף יותר ויותר כימיקלים."

"גם אם זה יעלה קצת יותר, אבל זה לא פוגע בסביבה, זה יהיה הגיוני," אמרה קליוז'נאיה.

מטרת הפרויקט הממומן על ידי DARPA היא לספק הוכחת מושג של טכנולוגיית ה- REE-REECOVERY המונעת ביו בארבע שנים, שלדברי קליוזנאיה ידרוש חזון אסטרטגי ותפיסה חוצה תחומי.

היא הוסיפה כי הפרויקט יספק לסטודנטים לתארים מתקדמים של SDSU את האפשרות להשתתף במחקר רב תחומי "ולראות כיצד מושגים יכולים לצמוח רק מרעיונות כל הדרך להפגנת פיילוט."

---

זמן הודעה: אפריל-17-2023