Zdroj: Newscenter

Prvky vzácnych zemín(Rees) akolanthanumanoodymiumsú základnými komponentmi modernej elektroniky, od mobilných telefónov a solárnych panelov po satelity a elektrické vozidlá. Tieto ťažké kovy sa vyskytujú všade okolo nás, aj keď v malých množstvách. Dopyt však naďalej rastie a pretože sa vyskytuje v takých nízkych koncentráciách, tradičné metódy extrahovania REE môžu byť neefektívne, znečisťujúce environmentálne znečisťujúce a škodlivé pre zdravie pracovníkov.

Teraz, s financovaním programu Environmentálna mikróby Agentúry pre obranné pokročilé výskumné projekty (DARPA) ako program bioinžinierstva (EMBER), výskumníci v San Diegu State University vyvíjajú pokročilé metódy extrakcie s cieľom zvýšiť domácu ponuku REE.

„Snažíme sa vyvinúť nový postup zotavenia, ktorý je šetrný k životnému prostrediu a udržateľnejší,“ uviedla biológka a hlavná vyšetrovateľka Marina Kalyuzhnaya.

Vedci sa za týmto účelom využívajú prirodzenú sklonu baktérií náročných na metán žijúce v extrémnych podmienkach, aby zachytili REE z životného prostredia.

"Vyžadujú prvky vzácnej Zeme, aby urobili jednu z kľúčových enzymatických reakcií v ich metabolických dráhach," uviedol Kalyuzhnaya.

Rees zahŕňa mnohé prvky lantanidu v periodickej tabuľke. V spolupráci s Kalifornskou univerzitou, Berkeley a Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), vedci SDSU plánujú zvrátiť inžinierstvo biologických procesov, ktoré umožňujú baktériám zbierať kovy z životného prostredia. Pochopenie tohto procesu bude informovať o vytvorení syntetických návrhárskych proteínov, ktoré sa viažu s vysokou špecifickosťou na rôzne typy lantanidov, podľa biochemika Johna Love. Tím PNNL identifikuje genetické determinanty extrémnefilných a akumulujúcich baktérií a potom charakterizuje ich absorpciu REE.

Tím potom modifikuje baktérie tak, aby produkovali kovové proteíny na povrchu ich buniek, uviedla láska.

REE sú relatívne hojné v mínových chvostoch, odpadových produktoch niektorých kovových rúd, ako je napríklad hliník.

„Moje chvosty sú v skutočnosti odpad, ktorý má v sebe stále veľa užitočných materiálov,“ povedal Kalyuzhnaya.

Na čistenie a zhromažďovanie REE vo vnútri sa tieto kalu voda a drvené horniny prevedú cez biofilter obsahujúci modifikované baktérie, čo umožní návrhárskym proteínom na povrchu baktérií selektívne viazať sa na REE. Rovnako ako baktérie milujúce metán, ktoré slúžili ako ich šablóny, aj vylepšené baktérie tolerujú extrémy pH, teploty a slanosti, podmienky nachádzajúcich sa v mínových chvostoch.

Vedci budú spolupracovať s priemyselným partnerom, výskumným centrom Palo Alto (PARC), spoločnosťou Xerox, aby bioprint porézny materiál sorbentu na použitie v biofilter. Táto technológia bioprintingovej technológie je lacná a škálovateľná a predpokladá sa, že bude mať za následok značné úspory, keď sa pri širokom uplatňovaní pri regenerácii minerálov aplikuje.

Okrem testovania a optimalizácie biofiltra bude tím musieť vyvinúť aj metódy na zhromažďovanie purifikovaných lantanidov zo samotného biofiltra, podľa environmentálneho inžiniera Christy Dykstra. Vedci sa spojili so startupovou spoločnosťou Phoenix Tailings, aby testovali a vylepšili proces obnovy.

Pretože cieľom je vyvinúť komerčne životaschopný, ale ekologický proces na extrahovanie REE, Dykstra a niekoľko projektových partnerov budú analyzovať náklady na systém v porovnaní s inými technológiami na obnovenie lantanidov, ale aj vplyv na životné prostredie.

„Očakávame, že by to malo veľa výhod environmentálne a nižšie náklady na energiu v porovnaní s v súčasnosti používanými,“ uviedla Dykstra. „Systém, ako je tento, by bol skôr pasívnym biofiltračným systémom s menšími vstupmi energie. A potom, teoreticky, menšie využívanie skutočne škodlivých rozpúšťadiel a podobných vecí. Mnoho súčasných procesov bude využívať skutočne tvrdé a neinvironmentálne priateľské rozpúšťadlá. “

Dykstra tiež poznamenáva, že keďže sa baktérie replikujú samy, technológie založené na mikróboch sa obnovujú, „zatiaľ čo keby sme mali používať chemickú metódu, museli by sme neustále vytvárať chemickú metódu.“

"Aj keď to bude stáť o niečo viac, ale nepoškodí to životnému prostrediu, malo by to zmysel," uviedol Kalyuzhnaya.

Cieľom projektu financovaného DARPA je poskytnúť preukaz koncepcie technológie REE-REE-REECESERY za štyri roky, čo KALYUZHNAYA bude vyžadovať strategickú víziu a krížový disciplinárny výhľad.

Dodala, že projekt poskytne postgraduálnym študentom SDSU príležitosť zúčastniť sa multidisciplinárneho výskumu „a uvidia, ako môžu koncepty rásť z iba nápadov až po pilotnú demonštráciu“.

---

Čas príspevku: Apr-17-2023