Sursa: NewsCenter

Elemente rare de pământ(Ree) caLanthanumşiNeodimsunt componente esențiale ale electronicelor moderne, de la telefoane mobile și panouri solare până la sateliți și vehicule electrice. Aceste metale grele apar în jurul nostru, deși în cantități minuscule. Dar cererea continuă să crească și, deoarece apar în concentrații atât de scăzute, metodele tradiționale de extragere a REE pot fi ineficiente, poluante din punct de vedere ecologic și în detrimentul sănătății lucrătorilor.

Acum, cu finanțarea de la Agenția de Cercetări Avansate de Cercetări Apărătoare (DARPA) Microbii de mediu ca program de resurse de bioinginerie (EMBER), cercetătorii Universității de Stat din San Diego dezvoltă metode avansate de extracție cu scopul de a stimula oferta internă de REE.

„Încercăm să dezvoltăm o nouă procedură de recuperare, care este ecologică și mai durabilă”, a declarat biologul și investigatorul principal Marina Kalyuzhnaya.

Pentru a face acest lucru, cercetătorii vor intra în propensiunea naturală a bacteriilor consumatoare de metan care trăiesc în condiții extreme pentru a capta Ree din mediu.

„Acestea necesită elemente rare de pământ pentru a face una dintre reacțiile enzimatice cheie pe căile lor metabolice”, a spus Kalyuzhnaya.

REE includ numeroasele elemente lantanide ale tabelului periodic. În colaborare cu Universitatea din California, Berkeley și Pacificul de Nord -Vest laborator național (PNNL), cercetătorii SDSU intenționează să inverseze inginerul proceselor biologice care permit bacteriilor să recolteze metalele din mediu. Înțelegerea acestui proces va informa crearea de proteine ​​de designer sintetice care se leagă cu specificitate ridicată la diferite tipuri de lantanide, potrivit biochimistului John Love. Echipa PNNL va identifica factorii determinanți genetici ai bacteriilor acumulate extremofile și REE, apoi va caracteriza absorbția REE.

Echipa va modifica apoi bacteriile pentru a produce proteine ​​de legare a metalelor pe suprafața celulelor lor, a spus Love.

REE -urile sunt relativ abundente în sterile de mine, produsele reziduale ale unor minereuri metalice, cum ar fi aluminiul.

„Reglarea mea este de fapt deșeuri, care mai au o mulțime de materiale utile în ea”, a spus Kalyuzhnaya.

Pentru a purifica și colecta REE -urile din interior, aceste suspensie de apă și roci zdrobite vor fi rulate printr -un biofiltru care conține bacteriile modificate, permițând proteinelor proiectantului de pe suprafața bacteriilor să se lege selectiv la REE. La fel ca bacteriile iubitoare de metan care au servit ca șabloane, bacteriile îmbunătățite vor tolera extremele pH-ului, temperaturii și salinității, condițiile găsite în sterile de mină.

Cercetătorii vor colabora cu un partener din industrie, Palo Alto Research Center (PARC), o companie Xerox, pentru a bioprint un material poros și sorbent pentru utilizare în biofiltru. Această tehnologie de bioprinting este low-cost și scalabilă și este prevăzută să conducă la economii semnificative atunci când este aplicată pe scară largă la recuperarea mineralelor.

Pe lângă testarea și optimizarea biofilterului, echipa va trebui să dezvolte metode de colectare a lantanidelor purificate din biofilter în sine, potrivit inginerului de mediu Christy Dykstra. Cercetătorii au făcut echipă cu o companie de start, Phoenix Regling, pentru a testa și perfecționa procesul de recuperare.

Deoarece obiectivul este de a dezvolta un proces viabil din punct de vedere comercial, dar ecologic pentru extragerea REE, Dykstra și mai mulți dintre partenerii proiectului vor analiza costurile sistemului în comparație cu alte tehnologii pentru recuperarea lantanidelor, dar și impactul asupra mediului.

„Anticipăm că ar avea o mulțime de beneficii din punct de vedere ecologic și mai scăzute în comparație cu ceea ce este utilizat în prezent”, a spus Dykstra. „Un sistem de genul acesta ar fi mai mult un sistem de biofiltrare pasivă, cu mai puține aporturi de energie. Și apoi, teoretic, mai puțin utilizarea de solvenți și lucruri de genul acesta. O mulțime de procese actuale vor folosi solvenți cu adevărat dure și non-ecologice. ”

De asemenea, Dykstra remarcă faptul că, din moment ce bacteriile se reproduc singure, tehnologiile bazate pe microbi se auto-reînnoită, „în timp ce, dacă ar fi să folosim o metodă chimică, ar trebui să producem continuu din ce în ce mai mult chimic.”

„Chiar dacă va costa puțin mai mult, dar nu dăunează mediului, asta ar avea sens”, a spus Kalyuzhnaya.

Scopul proiectului finanțat de DARPA este de a oferi dovada conceptului tehnologiei Ree-Recovery bazate pe bio în patru ani, despre care Kalyuzhnaya a spus că va necesita o viziune strategică și o perspectivă încrucișată.

Ea a adăugat că proiectul va oferi studenților absolvenți SDSU posibilitatea de a participa la cercetări multidisciplinare „și să vadă cum conceptele pot crește de la idei doar până la demonstrația pilot”.

---

Timpul post: 17-2023 aprilie