извор:newscenter

Ретки земјени елементи(РЕЕ) каколантанинеодимиумсе суштински компоненти на модерната електроника, од мобилни телефони и соларни панели до сателити и електрични возила. Овие тешки метали се појавуваат насекаде околу нас, иако во мали количини. Но, побарувачката продолжува да расте и бидејќи тие се појавуваат во толку ниски концентрации, традиционалните методи за екстракција на РЕЕ може да бидат неефикасни, да ја загадуваат животната средина и да му наштетат на здравјето на работниците.

Сега, со финансирање од Микробите за животна средина на Агенцијата за напредни истражувачки проекти за одбрана (DARPA) како програма за биоинженерски ресурси (EMBER), истражувачите од Државниот универзитет во Сан Диего развиваат напредни методи за екстракција со цел да го зголемат домашното снабдување со REE.

„Се обидуваме да развиеме нова процедура за обновување која е еколошка и поодржлива“, рече биологот и главен истражувач Марина Каљужнаја.

За да го направат ова, истражувачите ќе ја искористат природната склоност на бактериите што трошат метан кои живеат во екстремни услови за фаќање на РЕЕ од околината.

„Тие бараат елементи од ретки земји за да направат една од клучните ензимски реакции во нивните метаболички патишта“, рече Каљужнаја.

REE вклучуваат многу лантанидни елементи на периодниот систем. Во соработка со Универзитетот во Калифорнија, Беркли и Пацифичката северозападна национална лабораторија (PNNL), истражувачите од SDSU планираат да ги променат биолошките процеси кои им овозможуваат на бактериите да ги соберат металите од околината. Разбирањето на овој процес ќе го информира создавањето на синтетички дизајнерски протеини кои се врзуваат со висока специфичност за различни видови лантаниди, според биохемичарот Џон Лав. Тимот на PNNL ќе ги идентификува генетските детерминанти на екстремофилните и акумулираните бактерии REE, а потоа ќе го карактеризира нивното навлегување REE.

Тимот потоа ќе ги модифицира бактериите за да произведува протеини кои се врзуваат за метал на површината на нивните клетки, рече Лав.

РЕЕ се релативно изобилни во јаловината на рудникот, отпадните производи од некои метални руди, како што е алуминиумот.

„Јаловината од рудникот е всушност отпад во кој сè уште има многу корисни материјали“, рече Каљужнаја.

За да се прочистат и соберат REE во внатрешноста, овие кашеста маса од вода и кршени карпи ќе се протегаат низ биофилтер кој ги содржи модифицираните бактерии, дозволувајќи им на дизајнерските протеини на површината на бактериите селективно да се врзат за REE. Како бактериите љубители на метан кои служеа како нивни шаблони, подобрените бактерии ќе толерираат екстремни pH, температура и соленост, услови кои се наоѓаат во јаловината на рудникот.

Истражувачите ќе соработуваат со индустриски партнер, Пало Алто Истражувачкиот центар (PARC), компанија на Xerox, за биопечатење на порозен, сорбент материјал за употреба во биофилтерот. Оваа технологија за биопечатење е ниска цена и скалабилна и се предвидува дека ќе резултира со значителни заштеди кога се применува нашироко во обновувањето на минералите.

Покрај тестирањето и оптимизирањето на биофилтерот, тимот ќе треба да развие и методи за собирање на прочистените лантаниди од самиот биофилтер, според инженерот за животна средина Кристи Дикстра. Истражувачите се здружија со стартап компанија, Phoenix Tailings, за да го тестираат и усовршат процесот на обновување.

Бидејќи целта е да се развие комерцијално исплатлив, но еколошки процес за екстракција на РЕЕ, Dykstra и неколку партнери во проектот ќе ги анализираат трошоците на системот во споредба со другите технологии за обновување на лантаниди, но и влијанието врз животната средина.

„Очекуваме дека тоа ќе има многу еколошки придобивки и пониски трошоци за енергија во споредба со она што моментално се користи“, рече Дикстра. „Систем како овој би бил повеќе пасивен систем за биофилтрација, со помалку влезови на енергија. И тогаш, теоретски, помала употреба на навистина еколошки штетни растворувачи и такви работи. Многу тековни процеси ќе користат навистина груби и нееколошки растворувачи“.

Дикстра, исто така, забележува дека бидејќи бактериите се реплицираат себеси, технологиите засновани на микроби се самообновуваат, „додека ако користиме хемиски метод, ќе мораме постојано да произведуваме се повеќе и повеќе хемикалии“.

„Дури и да чини малку повеќе, но не и штети на животната средина, тоа ќе има смисла“, рече Каљужнаја.

Целта на проектот финансиран од DARPA е да обезбеди доказ за концептот на технологијата за обновување на REE управувана од био за четири години, за која Каљужнаја рече дека ќе бара стратешка визија и меѓудисциплинарен поглед.

Таа додаде дека проектот ќе им обезбеди на дипломираните студенти на SDSU можност да учествуваат во мултидисциплинарно истражување „и да видат како концептите можат да прераснат од само идеи до пилот демонстрација“.

---

Време на објавување: април-17-2023 година