Kaynak: NewsCenter

Nadir toprak unsurları(Rees) LikelantanVeneodimyumcep telefonlarından ve güneş panellerinden uydulara ve elektrikli araçlara kadar modern elektroniklerin temel bileşenleridir. Bu ağır metaller, küçük miktarlarda da olsa çevremizde görülür. Ancak talep artmaya devam ediyor ve bu kadar düşük konsantrasyonlarda meydana geldikleri için, REE'leri çıkarmanın geleneksel yöntemleri verimsiz, çevresel olarak kirletici ve işçilerin sağlığına zararlı olabilir.

Şimdi, Biyomühendislik Kaynağı (Ember) programı olarak Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) çevre mikroplarının finansmanı ile San Diego Eyalet Üniversitesi araştırmacıları, REES'in iç arzını artırmak amacıyla gelişmiş ekstraksiyon yöntemleri geliştiriyorlar.

Biyolog ve baş araştırmacı Marina Kalyuzhnaya, “Çevre dostu ve daha sürdürülebilir olan iyileşme için yeni bir prosedür geliştirmeye çalışıyoruz” dedi.

Bunu yapmak için araştırmacılar, REE'leri çevreden yakalamak için aşırı koşullarda yaşayan metan tüketen bakterilerin doğal eğiliminden yararlanacaklar.

Kalyuzhnaya, “Metabolik yollarındaki temel enzimatik reaksiyonlardan birini yapmak için nadir toprak elemanlarına ihtiyaç duyuyorlar” dedi.

Rees, periyodik tablonun birçok lantanid elemanını içerir. California Üniversitesi, Berkeley ve Pasifik Kuzeybatı Ulusal Laboratuvarı (PNNL) ile işbirliği içinde, SDSU araştırmacıları bakterilerin metalleri çevreden hasat etmesine izin veren biyolojik süreçleri tersine çevirmeyi planlıyor. Biyokimyacı John Love'a göre, bu süreci anlamak, farklı türde lantanid türlerine yüksek özgüllükle bağlanan sentetik tasarımcı proteinlerinin oluşturulmasını bilgilendirecektir. PNNL ekibi, ekstremofilik ve REE biriken bakterilerin genetik belirleyicilerini tanımlayacak ve daha sonra REE alımlarını karakterize edecektir.

Takım daha sonra bakterileri hücrelerinin yüzeyinde metal bağlayıcı proteinler üretmek için değiştirecek.

Rees, maden atıklarında nispeten bol miktarda bulunur, alüminyum gibi bazı metal cevherlerin atık ürünleri.

Kalyuzhnaya, “Maden atıkları aslında hala çok sayıda yararlı malzeme olan atık.” Dedi.

İçindeki REE'leri saflaştırmak ve toplamak için, bu su ve ezilmiş kayalar, modifiye edilmiş bakterileri içeren bir biyofilterden geçirilecek ve bakterilerin yüzeyindeki tasarımcı proteinlerinin REE'lere seçici olarak bağlanmasına izin verecektir. Şablonları olarak hizmet eden metan seven bakteriler gibi, gelişmiş bakteriler de pH, sıcaklık ve tuzluluk, maden atıklarında bulunan koşulları tolere edecektir.

Araştırmacılar, bir Xerox şirketi olan bir endüstri ortağı Palo Alto Araştırma Merkezi (PARC) ile biyofilterde kullanılmak üzere gözenekli, sorbent bir materyali biyoprin etmek için işbirliği yapacaklar. Bu biyoprin teknolojisi düşük maliyetli ve ölçeklenebilirdir ve mineral iyileşmesine geniş ölçüde uygulandığında önemli tasarruflara neden olacağı öngörülmektedir.

Çevre mühendisi Christy Dykstra'ya göre, biyofiltreyi test etmenin ve optimize etmenin yanı sıra ekip, saflaştırılmış lantanidleri biyofiltrenin kendisinden toplamak için yöntemler geliştirmek zorunda kalacak. Araştırmacılar, kurtarma sürecini test etmek ve geliştirmek için bir başlangıç ​​şirketi Phoenix Tailings ile birlikte çalıştılar.

Amaç, REES'i çıkarmak için ticari olarak uygulanabilir ama çevre dostu bir süreç geliştirmek olduğundan, Dykstra ve proje ortaklarının birçoğu, lantanitleri geri kazanma için diğer teknolojilere kıyasla sistemin maliyetlerini analiz edecektir.

Dykstra, “Çevresel olarak çok fazla faydası olacağını ve şu anda kullanılanlara kıyasla daha düşük enerji maliyetleri olacağını tahmin ediyoruz” dedi. “Bunun gibi bir sistem daha az enerji girdisi olan daha pasif bir biyofiltrasyon sistemi olacaktır. Ve sonra, teorik olarak, gerçekten çevresel açıdan zararlı çözücülerin ve bunun gibi şeylerin daha az kullanılması. Mevcut süreçler gerçekten sert ve çevre dışı dostu çözücüler kullanacak. ”

Dykstra ayrıca bakteriler kendilerini çoğalttığı için mikrop tabanlı teknolojilerin kendini yenilediğini, “Kimyasal bir yöntem kullanırsak, sürekli olarak daha fazla kimyasal üretmemiz gerekecekti.”

Kalyuzhnaya, “Biraz daha pahalıya mal olacak, ancak çevreye zarar vermiyor olsa bile, bu mantıklı olacak” dedi.

DARPA tarafından finanse edilen projenin amacı, Kalyuzhnaya'nın stratejik bir vizyon ve disiplinler arası bir görünüm gerektireceğini söylediği dört yıl içinde biyo-güdümlü REE kurtarma teknolojisinin kavramının kanıtı sağlamaktır.

Projenin SDSU lisansüstü öğrencilerine çok disiplinli araştırmalara katılma fırsatı sağlayacağını ve “kavramların pilot gösteriye kadar sadece fikirlerden nasıl büyüyebileceğini” ekleyeceğini de sözlerine ekledi.

---

Gönderme Zamanı: Nisan-17-2023