Джерело: NewsCenter

Рідкісні елементи Землі(Різ)лантанінеодимє найважливішими компонентами сучасної електроніки, від стільникових телефонів та сонячних батарей до супутників та електромобілів. Ці важкі метали трапляються навколо нас, хоч і в крихітних кількостях. Але попит продовжує зростати, і оскільки вони виникають у таких низьких концентраціях, традиційні методи вилучення РЕЗ можуть бути неефективними, екологічно забруднюючими та згубними для здоров'я працівників.

Тепер, фінансуючи екологічні мікроби Агентства з питань передових дослідницьких проектів (DARPA) як програму BioEngineering Resource (EMBER), дослідники Державного університету Сан -Дієго розробляють передові методи вилучення з метою збільшення внутрішньої пропозиції РЕЗ.

"Ми намагаємося розробити нову процедуру відновлення, яка є екологічно чистішою та стійкою", - сказала біолог та головний слідчий Марина Каліюзная.

Для цього дослідники будуть застосовувати природну схильність бактерій, що споживають метан, які живуть в екстремальних умовах, щоб захопити РЕС з навколишнього середовища.

"Вони потребують рідкісних земельних елементів, щоб зробити одну з ключових ферментативних реакцій у своїх метаболічних шляхах", - сказав Каліушная.

Rees включає багато лантанідних елементів періодичної таблиці. У співпраці з Каліфорнійським університетом, Берклі та Тихоокеанською Північно -Західною Національною лабораторією (PNNL) дослідники SDSU планують повернути інженер біологічні процеси, які дозволяють бактеріям збирати метали з навколишнього середовища. Розуміння цього процесу повідомить про створення синтетичних дизайнерських білків, які зв'язуються з високою специфічністю з різними типами лантанідів, на думку біохіміка Джона Лава. Команда PNNL визначить генетичні детермінанти екстремофільних та РЕ, що накопичують бактерії, а потім охарактеризуватимуть їх поглинання РЗЕ.

Потім команда модифікує бактерії, щоб виробляти білки, що зв'язують метал на поверхні своїх клітин, сказала любов.

Рис відносно рясні у мінних хвостах, відходів деяких металевих руд, таких як алюміній.

"Шахтські хвости - це насправді марнотратство, які все ще мають багато корисних матеріалів", - сказала Каліюзная.

Для очищення та збору РЕЗ всередині ці суспензії води та подрібнених гірських порід будуть проходити через біофільтр, що містить модифіковані бактерії, що дозволяє дизайнерським білкам на поверхні бактерій вибірково зв'язуватися з REES. Як і бактерії, що люблять метан, які служили їх шаблонами, поліпшені бактерії переносять крайності рН, температури та солоності, умови, що містяться в хвостах шахти.

Дослідники співпрацюватимуть з галузевим партнером, дослідницьким центром Пало -Альто (PARC), компанією Xerox, щоб біопрінтувати пористий, сорбентний матеріал для використання в біофільті. Ця технологія BioPrinting є недорогою та масштабованою і, як передбачається, призведе до значних заощаджень, коли вони застосовуються широко до відновлення мінералів.

Окрім тестування та оптимізації біофільтр, команді також доведеться розробити методи збору очищених лантанідів із самого біофільтра, на думку інженера з навколишнього середовища Крісті Дікстра. Дослідники об'єдналися з стартап -компанії «Фенікс Хвост», щоб перевірити та вдосконалити процес відновлення.

Оскільки мета полягає в розробці комерційно життєздатного, але екологічно чистого процесу вилучення РЕЗ, Дікстра та декілька партнерів проекту проаналізуватимуть витрати системи порівняно з іншими технологіями для відновлення лантанідів, а також впливу на навколишнє середовище.

"Ми передбачаємо, що це матиме багато переваг навколишнього середовища та зниження витрат на енергію порівняно з тим, що використовується в даний час", - сказав Дікстра. «Така система була б більше пасивною системою біофільтрації з меншими входами енергії. А потім теоретично менше використання дійсно шкідливих екологічних розчинників та подібних речей. Багато поточних процесів використовуватимуть справді суворі та неекологічні розчинники ».

Дікстра також зазначає, що оскільки бактерії повторюються, технології на основі мікробів є самоновними, «тоді як якби ми використовували хімічний метод, нам доведеться постійно виробляти все більше і більше хімічних речовин».

"Навіть якщо це обійдеться трохи дорожче, але це не завдає шкоди навколишньому середовищу, це мало б сенс", - сказала Каліушная.

Мета проекту, що фінансується DARPA,-це забезпечити підтвердження технології відновлення BIO-керованих за чотири роки, що, за словами Каліюнайя, знадобиться стратегічне бачення та міжсисциплінарний світогляд.

Вона додала, що проект надасть студентам аспірантів SDSU можливість брати участь у мультидисциплінарних дослідженнях, "і побачити, як поняття можуть зростати з лише ідей аж до пілотної демонстрації".

---

Час посади: 17 квітня 2012 р.