Vir: NewsCenter

Redki zemeljski elementi(Rees) kotLanthanuminneodimijso bistvene sestavine sodobne elektronike, od mobilnih telefonov in sončnih panelov do satelitov in električnih vozil. Te težke kovine se pojavljajo okoli nas, čeprav v drobnih količinah. Toda povpraševanje se še naprej povečuje in ker se pojavljajo v tako nizkih koncentracijah, so lahko tradicionalne metode pridobivanja REE neučinkovite, okoljske onesnaževalne in škodljive za zdravje delavcev.

Zdaj s financiranjem okoljskih mikrobov Agencije za napredne raziskovalne projekte (DARPA) kot programa bioinženirskih virov (EMBER) raziskovalci državne univerze San Diego razvijajo napredne metode ekstrakcije z namenom povečati domačo oskrbo z REES.

"Poskušamo razviti nov postopek za okrevanje, ki je okolju prijazen in bolj trajnosten," je dejala biolog in glavna preiskovalka Marina Kalyuzhnaya.

Da bi to naredili, bodo raziskovalci izkoristili naravno nagnjenost bakterij, ki porabijo metan, ki živijo v ekstremnih pogojih, da bi zajeli REE iz okolja.

"Potrebujejo redke zemeljske elemente, da naredijo eno ključnih encimskih reakcij na svojih presnovnih poteh," je dejal Kalyuzhnaya.

REE vključujejo številne elemente lantanida periodične tabele. V sodelovanju s kalifornijskim univerzo, Berkeleyjem in pacifiškim severozahodnim nacionalnim laboratorijem (PNNL) raziskovalci SDSU načrtujejo, da bodo inženirske biološke procese obrnili inženir, ki bakterijam omogočajo, da pobirajo kovine iz okolja. Razumevanje tega procesa bo obvestilo ustvarjanje sintetičnih oblikovalskih beljakovin, ki se z visoko specifičnostjo vežejo na različne vrste lantanidov, pravi biokemist John Love. PNNL -ova ekipa bo identificirala genetske determinante ekstremnofilnih in REE, ki nabirajo bakterije, nato pa označila njihovo vnos REE.

Skupina bo nato spremenila bakterije, da bo na površini svojih celic proizvedla kovinsko vezavne beljakovine, je dejala ljubezen.

REE -ji so razmeroma obilni v rudniških jalovih, odpadnih proizvodih nekaterih kovinskih rud, kot je aluminij.

"Mine jalovi so pravzaprav odpadki, ki imajo še vedno veliko uporabnih materialov," je dejal Kalyuzhnaya.

Za čiščenje in zbiranje REE -jev v notranjosti se te gnojene vode in zdrobljenih kamnin izvajajo skozi biofilter, ki vsebuje modificirane bakterije, kar omogoča oblikovalskim beljakovinam na površini bakterij, da selektivno vežejo na REE. Tako kot bakterije, ki ljubijo metan, ki so služile kot njihove predloge, bodo tudi izboljšane bakterije prenašale skrajnosti pH, temperature in slanosti, pogoje, ki jih najdemo v rudniških repih.

Raziskovalci bodo sodelovali z industrijskim partnerjem, Palo Alto Research Center (PARC), podjetjem Xerox, da bi bioprint porozni, sorbent material za uporabo v biofilterju. Ta tehnologija bioprintanja je poceni in razširljiva, predvidoma pa bo povzročila znatne prihranke, če se široko uporablja za okrevanje mineralov.

Poleg testiranja in optimizacije biofilterja bo morala ekipa razviti tudi metode za zbiranje očiščenih lantanidov iz samega biofilterja, kot je povedala inženirska inženirka Christy Dykstra. Raziskovalci so se združili z zagonskim podjetjem Phoenix Railings, da bi preizkusili in izpopolnili postopek okrevanja.

Ker je cilj razviti komercialno izvedljiv, vendar okolju prijazen postopek za pridobivanje REES, bo Dykstra in več projektnih partnerjev analizirala stroške sistema v primerjavi z drugimi tehnologijami za obnavljanje lantanidov, pa tudi zaradi vpliva na okolje.

"Predvidevamo, da bo imel veliko koristi z okoljskimi in nižjimi stroški energije v primerjavi s trenutno uporabljenimi," je dejal Dykstra. »Takšen sistem bi bil bolj pasivni sistem biofiltracije z manj energije. In potem teoretično manj uporaba resnično okoljskih škodljivih topil in podobnih stvari. Številni trenutni procesi bodo uporabljali res ostra in ne-okoljsko prijazna topila. "

Dykstra tudi ugotavlja, da se, ker se bakterije ponovijo, tehnologije, ki temeljijo na mikrobih, samoobnavljajo, "če bi uporabili kemijsko metodo, bi morali nenehno proizvajati vse več kemičnih."

"Tudi če bo to stalo nekoliko več, vendar ne škodi okolju, to bi bilo smiselno," je dejal Kalyuzhnaya.

Cilj projekta, ki ga financira DARPA, je zagotoviti dokazano koncept biološke tehnologije REE-Recovery v štirih letih, za katero je Kalyuznaya dejal, da bo potrebna strateška vizija in meddisciplinarni pogled.

Dodala je, da bo projekt študentom SDSU omogočil sodelovanje v multidisciplinarnih raziskavah, "in si ogledalo, kako lahko koncepti rastejo iz samo idej vse do pilotne demonstracije."

---

Čas objave: april-17-2023