Источник: Newscenter

Редкоземельные элементы(Рис) Каклантанинеодимявляются важными компонентами современной электроники, от сотовых телефонов и солнечных батарей до спутников и электромобилей. Эти тяжелые металлы встречаются вокруг нас, хотя и в крошечных количествах. Но спрос продолжает расти, и, поскольку они возникают в таких низких концентрациях, традиционные методы извлечения REE могут быть неэффективными, загрязняющими окружающей среды и вредны для здоровья работников.

Теперь, благодаря финансированию экологических микробов Экологического агентства по продвинутым исследовательским проектам (DARPA) в качестве программы биоинженерических ресурсов (EMBER), исследователи государственного университета Сан -Диего разрабатывают передовые методы добычи с целью повышения внутреннего поставок Риса.

«Мы пытаемся разработать новую процедуру восстановления, которая является экологически чистой и более устойчивой», - сказала биолог и главный следователь Марина Калижнайя.

Чтобы сделать это, исследователи будут использовать естественную склонность, требующих метана, живущих в экстремальных условиях, чтобы захватить Рис из окружающей среды.

«Они требуют редкоземельных элементов, чтобы сделать одну из ключевых ферментативных реакций в их метаболических путях», - сказал Калиужнайя.

Рис включает в себя множество элементов лантаноида периодической таблицы. В сотрудничестве с Калифорнийским университетом, Беркли и Тихоокеанской Северо -Западной Национальной лабораторией (PNNL) исследователи SDSU планируют обратить вспять биологические процессы, которые позволяют бактериям собирать металлы из окружающей среды. Понимание этого процесса будет информировать о создании синтетических дизайнерских белков, которые связываются с высокой специфичностью с различными типами лантаноидов, по словам биохимика Джона Лав. Команда PNNL идентифицирует генетические детерминанты экстремофильных и накапливающих бактерий REE, а затем характеризуют их поглощение REE.

По словам любви, команда будет модифицировать бактерии, чтобы произвести металлические связывающие белки на поверхности их клеток.

Рис относительно распространена в шахтных хвостах, отходы некоторых металлических руд, таких как алюминий.

«Мои хвосты на самом деле - это отходы, которые до сих пор имеют много полезных материалов», - сказал Калиужнайя.

Чтобы очистить и собирать REE внутри, эти выстрелы воды и измельченных пород будут проходить через биофильтр, содержащий модифицированные бактерии, позволяя дизайнерским белкам на поверхности бактерий избирательно связываться с REE. Подобно тому, как любящие метановые бактерии, которые служили их шаблонами, улучшенные бактерии будут переносить крайности рН, температуры и солености, условия, обнаруженные в хвостах шахты.

Исследователи будут сотрудничать с отраслевым партнером, исследовательским центром Palo Alto (PARC), компанией Xerox, для биопринта пористого, сорбентного материала для использования в биофильтре. Эта технология биопринтирования является недорогой и масштабируемой и, по прогнозам, приведет к значительной экономии при широком применении к восстановлению минералов.

По словам инженера -эколога Кристи Кристи, в дополнение к тестированию и оптимизации биофильтра команде также придется разработать методы сбора очищенных лантаноидов из самого биоплентра. Исследователи объединились с стартап -компанией Phoenix Tailings, чтобы проверить и уточнить процесс восстановления.

Поскольку цель состоит в том, чтобы разработать коммерчески жизнеспособный, но экологически чистый процесс извлечения REES, Dykstra и некоторые партнеры по проекту проанализируют затраты на систему по сравнению с другими технологиями для восстановления лантаноидов, но также и воздействия на окружающую среду.

«Мы ожидаем, что это будет иметь много преимуществ окружающей среды и более низких затрат на энергию по сравнению с тем, что в настоящее время используется», - сказал Дайкстра. «Подобная система была бы скорее пассивной системой биофильтрации, с меньшим энергетическим входом. И затем, теоретически, меньше использования действительно экологически вредных растворителей и тому подобного. Многие текущие процессы будут использовать действительно резкие и не связанные с окружающей средой растворители ».

Dykstra также отмечает, что, поскольку бактерии воспроизводятся, технологии на основе микробов самообновляются, «в то время как, если бы мы использовали химический метод, нам придется постоянно производить все более и более химические».

«Даже если это будет стоить немного дороже, но это не повредит окружающей среде, это имеет смысл», - сказал Калиужнайя.

Цель проекта, финансируемого DARPA, состоит в том, чтобы обеспечить проверку концепции технологии REE-Recovery, управляемой биографией за четыре года, что, по словам Каляужнайи, потребует стратегического видения и междисциплинарного перспектива.

Она добавила, что проект предоставит аспирантам SDSU возможность участвовать в междисциплинарных исследованиях «и посмотреть, как концепции могут расти только от идей до пилотной демонстрации».

---

Пост времени: апрель-17-2023