นักวิจัยของ SDSU ในการออกแบบแบคทีเรียที่สกัดองค์ประกอบของหายาก Earth
องค์ประกอบของโลกหายาก(รีส) ชอบแลนทานัมและนีโอไดเมียมเป็นส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยตั้งแต่โทรศัพท์มือถือและแผงโซลาร์เซลล์ไปจนถึงดาวเทียมและยานพาหนะไฟฟ้า โลหะหนักเหล่านี้เกิดขึ้นรอบตัวเราแม้ว่าจะมีปริมาณเล็กน้อย แต่ความต้องการยังคงเพิ่มขึ้นและเนื่องจากพวกเขาเกิดขึ้นในระดับความเข้มข้นต่ำวิธีการแบบดั้งเดิมในการสกัด Rees อาจไม่มีประสิทธิภาพมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมและเป็นอันตรายต่อสุขภาพของคนงาน ขณะนี้ด้วยการระดมทุนจากหน่วยงานโครงการวิจัยขั้นสูง (DARPA) จุลินทรีย์ด้านสิ่งแวดล้อมในฐานะโปรแกรมทรัพยากรวิศวกรรมชีวภาพ (EMBER) นักวิจัยมหาวิทยาลัยซานดิเอโกรัฐกำลังพัฒนาวิธีการสกัดขั้นสูงโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อส่งเสริมการจัดหา Rees ในประเทศ “ เรากำลังพยายามพัฒนาขั้นตอนใหม่สำหรับการฟื้นฟูซึ่งเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและยั่งยืนมากขึ้น” นักชีววิทยาและนักวิจัยหลัก Marina Kalyuzhnaya กล่าว ในการทำเช่นนี้นักวิจัยจะเข้าสู่ความโน้มเอียงตามธรรมชาติของแบคทีเรียที่ใช้มีเธนที่ใช้ชีวิตในสภาพที่รุนแรงเพื่อจับ REEs จากสิ่งแวดล้อม “ พวกเขาต้องการองค์ประกอบของโลกหายากเพื่อสร้างหนึ่งในปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่สำคัญในเส้นทางการเผาผลาญของพวกเขา” Kalyuzhnaya กล่าว Rees รวมถึงองค์ประกอบแลนทาไนด์มากมายของตารางธาตุ ในความร่วมมือกับมหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย, เบิร์กลีย์และห้องปฏิบัติการแห่งชาติแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ (PNNL) นักวิจัย SDSU วางแผนที่จะย้อนกลับวิศวกรกระบวนการทางชีวภาพที่อนุญาตให้แบคทีเรียเก็บเกี่ยวโลหะจากสิ่งแวดล้อม การทำความเข้าใจกับกระบวนการนี้จะแจ้งให้ทราบถึงการสร้างโปรตีนนักออกแบบสังเคราะห์ที่ผูกพันกับความจำเพาะสูงกับแลนเธนด์ประเภทต่าง ๆ ตามที่จอห์นรักนักชีวเคมี ทีมงานของ PNNL จะระบุตัวกำหนดทางพันธุกรรมของแบคทีเรียที่สะสมและ REE และจากนั้นจึงแสดงลักษณะการดูดซึมของพวกเขา จากนั้นทีมจะปรับเปลี่ยนแบคทีเรียเพื่อผลิตโปรตีนที่จับกับโลหะบนพื้นผิวของเซลล์ของพวกเขา Love กล่าว Rees ค่อนข้างอุดมสมบูรณ์ในแร่ธาตุของฉันซึ่งเป็นของเสียของแร่โลหะบางชนิดเช่นอลูมิเนียม “ แร่ธาตุของฉันเป็นของเสียที่จริงแล้วยังมีวัสดุที่มีประโยชน์อยู่มากมาย” Kalyuzhnaya กล่าว ในการชำระล้างและรวบรวม Rees ภายในน้ำที่มีน้ำและหินบดเหล่านี้จะถูกเรียกใช้ผ่านฟิล์มฟิล์มชีวภาพที่มีแบคทีเรียดัดแปลงทำให้โปรตีนดีไซเนอร์บนพื้นผิวของแบคทีเรียสามารถเลือกผูกกับรีสได้ เช่นเดียวกับแบคทีเรียที่รักมีเธนที่ทำหน้าที่เป็นแม่แบบของพวกเขาแบคทีเรียที่ได้รับการปรับปรุงจะทนต่อความเป็นค่า pH, อุณหภูมิและความเค็ม, เงื่อนไขที่พบในหางเหมือง นักวิจัยจะร่วมมือกับพันธมิตรอุตสาหกรรม Palo Alto Research Center (PARC) ซึ่งเป็น บริษัท ซีร็อกซ์เพื่อพิมพ์วัสดุที่มีรูพรุนและมีรูพรุนสำหรับใช้ในเครื่องกรองชีวภาพ เทคโนโลยีการพิมพ์ทางชีวภาพนี้มีราคาถูกและปรับขนาดได้และคาดว่าจะส่งผลให้มีการประหยัดอย่างมีนัยสำคัญเมื่อนำไปใช้อย่างกว้างขวางกับการกู้คืนแร่ นอกเหนือจากการทดสอบและเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องกรองชีวภาพแล้วทีมจะต้องพัฒนาวิธีการรวบรวมแลนเธนด์บริสุทธิ์จากตัวกรองชีวภาพเอง นักวิจัยได้ร่วมมือกับ บริษัท เริ่มต้น Phoenix Tailings เพื่อทดสอบและปรับแต่งกระบวนการกู้คืน เนื่องจากเป้าหมายคือการพัฒนากระบวนการที่มีศักยภาพในเชิงพาณิชย์ แต่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมสำหรับการสกัด Rees, Dykstra และพันธมิตรโครงการหลายรายจะวิเคราะห์ต้นทุนของระบบเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีอื่น ๆ สำหรับการกู้คืนแลนเธนด์ แต่ยังส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม “ เราคาดหวังว่ามันจะมีประโยชน์มากมายต่อสิ่งแวดล้อมและต้นทุนพลังงานที่ลดลงเมื่อเทียบกับสิ่งที่ใช้ในปัจจุบัน” Dykstra กล่าว “ ระบบเช่นนี้จะเป็นระบบการกรองชีวภาพแบบพาสซีฟที่มีอินพุตพลังงานน้อยลง จากนั้นในทางทฤษฎีการใช้ตัวทำละลายที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมน้อยลงและสิ่งต่าง ๆ เช่นนั้น กระบวนการในปัจจุบันจำนวนมากจะใช้ตัวทำละลายที่รุนแรงและไม่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม” Dykstra ยังตั้งข้อสังเกตอีกว่าเนื่องจากแบคทีเรียทำซ้ำตัวเองเทคโนโลยีที่ใช้จุลินทรีย์กำลังต่ออายุด้วยตนเอง“ ในขณะที่เราจะใช้วิธีการทางเคมีเราจะต้องผลิตสารเคมีมากขึ้นเรื่อย ๆ ” “ แม้ว่ามันจะมีค่าใช้จ่ายมากขึ้นเล็กน้อย แต่ก็ไม่เป็นอันตรายต่อสภาพแวดล้อม แต่ก็สมเหตุสมผล” Kalyuzhnaya กล่าว เป้าหมายของโครงการที่ได้รับการสนับสนุนจาก DARPA คือการให้การพิสูจน์แนวคิดของเทคโนโลยีการกู้คืน REE ที่ขับเคลื่อนด้วยชีวภาพในสี่ปีซึ่ง Kalyuzhnaya กล่าวว่าจะต้องมีวิสัยทัศน์เชิงกลยุทธ์และมุมมองข้ามวินัย เธอเสริมว่าโครงการจะเปิดโอกาสให้นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ SDSU เข้าร่วมในการวิจัยสหสาขาวิชาชีพ“ และดูว่าแนวคิดสามารถเติบโตได้อย่างไรจากความคิดตลอดทางจนถึงการสาธิตนักบิน”
เวลาโพสต์: เม.ย. -17-2023 