Zdroj: Phys.org

Prvky vzácnych zemín z rudy sú životne dôležité pre moderný život, ale ich vylepšenie po ťažbe je nákladné, poškodzuje životné prostredie a väčšinou sa vyskytuje v zahraničí.

Nová štúdia popisuje dôkaz princípu pre inžinierstvo baktérií, gluconobacter Oxydans, ktorá podnikne veľký prvý krok k uspokojeniu nárastu dopytu vzácnych zemských prvkov spôsobom, ktorý zodpovedá nákladom a efektívnosti tradičnej termochemickej extrakcie a vylepšenia a je dostatočne čistý na to, aby splnil americké environmentálne štandardy.

„Snažíme sa prísť s environmentálne šetrnou, nízkou teplotou, nízkotlakovou metódou na získanie prvkov vzácnych zemín z skaly,“ povedal Buz Barstow, hlavný autor papiera a odborný asistent biologického a environmentálneho inžinierstva na Cornell University.

Prvky, ktorých v periodickej tabuľke je 15 - sú potrebné pre všetko od počítačov, mobilných telefónov, obrazoviek, mikrofónov, veterných turbín, elektrických vozidiel a vodičov do radarov, sonarov, LED svetla a nabíjateľných batérií.

Zatiaľ čo USA kedysi vylepšili svoje vlastné prvky vzácnych zemín, táto produkcia zastavila pred viac ako piatimi desaťročiami. Teraz sa vylepšenie týchto prvkov uskutočňuje takmer úplne v iných krajinách, najmä v Číne.

„Väčšina produkcie a extrakcie prvkov vzácnych zemín je v rukách cudzích národov,“ uviedol spoluautor Esteban Gazel, docent Zeme a atmosférických vied v Cornell. „Takže pre bezpečnosť našej krajiny a spôsob života sa musíme vrátiť späť k ovládaniu tohto zdroja.“

Na uspokojenie ročných potrieb amerických prvkov vzácnych zemín by bolo potrebné na extrahovanie 10 000 kilogramov (~ 22 000 libier) prvkov približne 71,5 milióna ton (~ 78,8 milióna ton) surovej rudy.

Súčasné metódy sa spoliehajú na rozpustenie horniny s kyselinou sírovou, po ktorej nasleduje pomocou organických rozpúšťadiel na oddelenie veľmi podobných jednotlivých prvkov od seba v roztoku.

„Chceme prísť na spôsob, ako urobiť chybu, ktorá robí túto prácu lepšie,“ povedal Barstow.

G. Oxydans je známy tým, že vyrába kyselinu nazývanú biolixiviant, ktorá rozpúšťa horninu; Baktérie používajú kyselinu na ťahanie fosfátov z prvkov vzácnych zemín. Vedci začali manipulovať s génmi G. Oxydans, takže extrahuje prvky efektívnejšie.

Vedci na tento účel používali technológiu, ktorú Barstow pomohol vyvíjať, nazývaný knockout sudoku, ktorý im umožnil deaktivovať 2 733 génov v genóme G. Oxydans jeden po druhom. Tím kurátorom mutantov, každý so špecifickým génom vyradenými, aby mohli zistiť, ktoré gény zohrávajú úlohu pri získavaní prvkov z skaly.

„Som neuveriteľne optimistický,“ povedal Gazel. „Máme tu proces, ktorý bude efektívnejší ako čokoľvek, čo sa stalo predtým.“

Alexa Schmitz, postdoktorandská výskumníčka v laboratóriu Barstow, je prvým autorom štúdie, „Zbierka knockoutov Gluconobacter Oxydans zistí, že vylepšená extrakcia vzácnych zemín“, publikovaná v Nature Communications.

---

Čas príspevku: november 19-2021