Avots: Newscenter

Retzemju elementi(Rees) patīklantānsunneodīmsir būtiskas mūsdienu elektronikas sastāvdaļas, sākot no mobilajiem tālruņiem un saules paneļiem līdz satelītiem un elektriskajiem transportlīdzekļiem. Šie smagie metāli rodas visapkārt mums, kaut arī nelielos daudzumos. Bet pieprasījums turpina pieaugt, un tāpēc, ka tie rodas tik zemā koncentrācijā, tradicionālās rees ekstrahēšanas metodes var būt neefektīvas, videi draudzīgas un kaitīgas darba ņēmēju veselībai.

Tagad, izmantojot Aizsardzības progresīvo pētījumu projektu aģentūras (DARPA) vides mikrobu finansējumu kā bioinženierijas resursu (EMBER) programmu, Sandjego štata universitātes pētnieki izstrādā uzlabotas ieguves metodes ar mērķi palielināt REE vietējo piegādi.

"Mēs cenšamies izstrādāt jaunu atveseļošanās procedūru, kas ir videi draudzīga un ilgtspējīgāka," sacīja bioloģe un galvenā izmeklētāja Marina Kalyuzhnaya.

Lai to izdarītu, pētnieki izmantos metāna patērējošo baktēriju dabisko tieksmi, kas dzīvo ekstremālos apstākļos, lai uztvertu Rīsu no vides.

"Viņiem ir nepieciešami retzemju elementi, lai veiktu vienu no galvenajām fermentatīvajām reakcijām metabolisma ceļos," sacīja Kalyuzhnaya.

REE ietver daudzos periodiskās tabulas lantanīda elementus. Sadarbībā ar Kalifornijas universitāti, Bērkliju un Klusā okeāna ziemeļrietumu nacionālo laboratoriju (PNNL) SDSU pētnieki plāno mainīt bioloģiskos procesus, kas baktērijām ļauj novākt metālus no vides. Izpratne par šo procesu informēs par sintētisko dizaineru olbaltumvielu izveidi, kas ar augstu specifiku saistās ar dažāda veida lantanīdiem, sacīja bioķīmiķis Džons Love. PNNL komanda identificēs ekstremofīlo un REE ģenētiskos noteicošos faktorus, kas uzkrāj baktērijas, un pēc tam raksturo viņu REE uzņemšanu.

Pēc tam komanda modificēs baktērijas, lai uz šūnu virsmas ražotu metālu saistošus olbaltumvielas, sacīja Love.

REE ir samērā bagātīgi mīnu atliekās, dažu metāla rūdu, piemēram, alumīnija atkritumu produktos.

"Raktuvju atlikumi faktiski ir atkritumi, kuros joprojām ir daudz noderīgu materiālu," sacīja Kalyuzhnaya.

Lai attīrītu un savāktu RES, šīs ūdens un sasmalcināto iežu vircas tiks vadītas caur biofiltru, kas satur modificētās baktērijas, ļaujot dizaineru olbaltumvielām uz baktēriju virsmas selektīvi saistīties ar Rees. Līdzīgi kā metāns mīlošās baktērijas, kas kalpoja par to veidnēm, uzlabotās baktērijas panes pH galējības, temperatūru un sāļumu, apstākļus, kas atrodami mīnu atliekās.

Pētnieki sadarbosies ar nozares partneri Palo Alto Research Center (PARC), Xerox Company, ar porainu, sorbentu materiālu biofiltrā. Šī bioprintera tehnoloģija ir lēta un pielāgojama, un tiek prognozēts, ka tā radīs ievērojamus ietaupījumus, ja to plaši izmanto minerālu atgūšanai.

Papildus biofiltera pārbaudei un optimizēšanai komandai būs jāizstrādā arī metodes attīrītu lantanīdu savākšanai no pašas biofiltra, sacīja vides inženieris Kristijs Dykstra. Pētnieki ir apvienojušies ar starta uzņēmumu Phoenix Thatings, lai pārbaudītu un pilnveidotu atveseļošanās procesu.

Tā kā mērķis ir attīstīt komerciāli dzīvotspējīgu, bet videi draudzīgu procesu Rees iegūšanai, Dykstra un vairāki projekta partneri analizēs sistēmas izmaksas, salīdzinot ar citām tehnoloģijām, lai atgūtu lantanīdus, bet arī ietekmi uz vidi.

"Mēs paredzam, ka tam būtu daudz ieguvumu videi un zemākas enerģijas izmaksas, salīdzinot ar to, kas šobrīd tiek izmantots," sacīja Dykstra. “Tāda sistēma kā šī būtu vairāk pasīva biofiltrācijas sistēma ar mazāk enerģijas ievadiem. Un tad teorētiski mazāk izmantojiet patiešām videi kaitīgus šķīdinātājus un tamlīdzīgas lietas. Daudzos pašreizējos procesos tiks izmantoti patiešām skarbi un ne videi draudzīgi šķīdinātāji. ”

Dykstra arī atzīmē, ka, tā kā baktērijas atkārtojas, uz mikrobiem balstītas tehnoloģijas ir pašatjaunojošas, “turpretī, ja mēs izmantotu ķīmisku metodi, mums būtu jāpārtraukti jāražo arvien vairāk ķīmisku vielu”.

"Pat ja tas maksātu nedaudz vairāk, bet tas nekaitē videi, tam būtu jēga," sacīja Kalyuzhnaya.

DARPA finansētā projekta mērķis ir nodrošināt biovadītās REE atjaunošanas tehnoloģijas koncepcijas pierādījumu četru gadu laikā, kas, pēc Kalyuzhnaya teiktā, prasīs stratēģisku redzējumu un starpdisciplināru perspektīvu.

Viņa piebilda, ka projekts sniegs SDSU maģistrantūras studentiem iespēju piedalīties daudznozaru pētījumos “un redzēt, kā jēdzieni var izaugt no tikai idejām līdz pilotam demonstrācijai”.

---

Pasta laiks: Apr-17-2023