Źródło: NewsCenter

Elementy ziem rzadkich(Rees) jaklantanINeodymsą niezbędnymi elementami nowoczesnej elektroniki, od telefonów komórkowych i paneli słonecznych po satelity i pojazdy elektryczne. Te metale ciężkie występują wokół nas, choć w niewielkich ilościach. Ale popyt nadal rośnie, a ponieważ występują w tak niskich stężeniach, tradycyjne metody wydobywania REE mogą być nieefektywne, zanieczyszczające środowisko i szkodliwe dla zdrowia pracowników.

Teraz, dzięki finansowaniu z Agencji Environmental Agency Agency Environed Advanced Projects Projects (DARPA) jako programu zasobów bioinżynierii (EMBER), naukowcy z Uniwersytetu Stanowego w San Diego opracowują metody zaawansowanego ekstrakcji w celu zwiększenia krajowej podaży REE.

„Staramy się opracować nową procedurę odzyskiwania, która jest przyjazna dla środowiska i bardziej zrównoważona”, powiedziała biolog i główny badacz Marina Kalyuzhnaya.

Aby to zrobić, naukowcy wykorzystują naturalną skłonność bakterii informujących metan żyjących w ekstremalnych warunkach, aby uchwycić REES ze środowiska.

„Wymagają elementów rzadkich ziem rzadkich, aby dokonać jednej z kluczowych reakcji enzymatycznych na ich szlakach metabolicznych”, powiedział Kalyuzhnaya.

Rees obejmuje wiele elementów lantanowców w stole okresowym. We współpracy z University of California, Berkeley i Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) badacze SDSU planują odwrócić procesy biologiczne, które umożliwiają bakterie na zbiór metali ze środowiska. Zrozumienie tego procesu poinformuje o stworzeniu syntetycznych projektantów białek, które wiążą się z wysoką swoistością z różnymi typami lantanowców, według biochemika Johna Love. Zespół PNNL zidentyfikuje genetyczne determinanty ekstremofilicznych i Ree gromadzących bakterie, a następnie scharakteryzuje ich pobieranie REE.

Zespół zmodyfikuje następnie bakterie, aby wytworzyć białka wiążące metal na powierzchni ich komórek, powiedział miłość.

REE są stosunkowo obfite w odpadach kopalkowych, odpadach niektórych rud metalowych, takich jak aluminium.

„Mine Readings to w rzeczywistości marnotrawstwo, które wciąż mają wiele przydatnych materiałów”, powiedział Kalyuzhnaya.

Aby oczyszczyć i zbierać REE, te zawiesiny wody i zmiażdżonych skał zostaną przeprowadzone przez biofilter zawierający zmodyfikowane bakterie, umożliwiając projektantom białka na powierzchni bakterii na selektywne wiązanie z REE. Podobnie jak bakterie kochające metan, które służyły jako ich szablony, ulepszone bakterie będą tolerować ekstremalne pH, temperatury i zasolenia, warunki występujące w odpadach kopalkowych.

Naukowcy będą współpracować z partnerem branżowym, Palo Alto Research Center (PARC), firmą Xerox, w celu bioprintu porowatego, sorbentu do stosowania w biofilterze. Ta technologia bioprintingu jest tani i skalowalna i przewiduje się, że przyniesie znaczne oszczędności, gdy jest szeroko stosowana do odzyskiwania minerałów.

Oprócz testowania i optymalizacji biofiltera zespół będzie musiał również opracować metody zbierania oczyszczonych lantanowców z samego biofiltera, według inżyniera środowiska Christy Dykstra. Naukowcy połączyli siły z firmą startupową Phoenix Reaseings, aby przetestować i udoskonalić proces odzyskiwania.

Ponieważ celem jest opracowanie opłacalnego komercyjnie, ale przyjaznego dla środowiska procesu wydobywania REES, Dykstra i kilku partnerów projektu przeanalizują koszty systemu w porównaniu z innymi technologiami odzyskiwania lantanowców, ale także wpływu na środowisko.

„Spodziewamy się, że przyniesie to wiele korzyści dla środowiskowych i niższych kosztów energii w porównaniu z tym, co jest obecnie używane”, powiedział Dykstra. „Taki system byłby bardziej pasywnym systemem biofiltracji, z mniejszymi wejściami energii. A potem, teoretycznie, mniej stosowania naprawdę szkodliwych środowiskowych rozpuszczalników i tym podobnych. Wiele obecnych procesów będzie korzystać z naprawdę surowych i nieobsługujących środowisko rozpuszczalników. ”

Dykstra zauważa również, że ponieważ bakterie replikują się, technologie oparte na drobnoustrojach samodzielnie się odnawiają, „podczas gdy gdybyśmy zastosowali metodę chemiczną, musielibyśmy stale wytwarzać coraz bardziej chemiczne”.

„Nawet jeśli będzie to kosztować nieco więcej, ale nie szkodzi środowisku, miałoby to sens” - powiedział Kalyuzhnaya.

Celem projektu finansowanego przez DARPA jest przedstawienie dowodu koncepcji biologicznej technologii REE-Recovery w ciągu czterech lat, która według Kalyuzhnaya będzie wymagała strategicznej wizji i perspektywy międzydyscyplinarnej.

Dodała, że ​​projekt zapewni absolwentom SDSU możliwość uczestnictwa w badaniach wielodyscyplinarnych „i zobaczenia, w jaki sposób koncepcje mogą rosnąć od samych pomysłów po demonstrację pilotażową”.

---

Czas postu: kwiecień 17-2023