izvor:Phys.org

Rijetki zemni elementi iz rude su vitalni za moderni život, ali njihova rafinacija nakon rudarstva je skupa, šteti okolišu i uglavnom se odvija u inostranstvu.

Nova studija opisuje dokaz principa za inženjering bakterije, Gluconobacter oxydans, koja čini veliki prvi korak ka zadovoljavanju vrtoglavo rastuće potražnje za rijetkim zemnim elementima na način koji odgovara troškovima i efikasnosti tradicionalnih termohemijskih metoda ekstrakcije i rafiniranja, a dovoljno je čist da zadovolji američke ekološke standarde.

„Pokušavamo da osmislimo ekološki prihvatljivu metodu za izdvajanje rijetkih zemalja iz stijene, koja koristi niske temperature i pritisak“, rekao je Buz Barstow, glavni autor rada i docent biološkog i ekološkog inženjerstva na Univerzitetu Cornell.

Elementi - kojih u periodnom sistemu elemenata ima 15 - neophodni su za sve, od računara, mobilnih telefona, ekrana, mikrofona, vjetroturbina, električnih vozila i provodnika do radara, sonara, LED svjetala i punjivih baterija.

Iako su SAD nekada rafinirale vlastite rijetke zemlje, ta proizvodnja je zaustavljena prije više od pet decenija. Sada se rafiniranje ovih elemenata gotovo u potpunosti odvija u drugim zemljama, posebno u Kini.

„Većina proizvodnje i ekstrakcije rijetkih zemnih elemenata je u rukama stranih država“, rekao je koautor Esteban Gazel, vanredni profesor nauka o Zemlji i atmosferi na Cornellu. „Dakle, radi sigurnosti naše zemlje i načina života, moramo se vratiti na put kontrole tog resursa.“

Da bi se zadovoljile godišnje potrebe SAD-a za rijetkim zemnim elementima, bilo bi potrebno otprilike 71,5 miliona tona (~78,8 miliona tona) sirove rude za ekstrakciju 10.000 kilograma (~22.000 funti) elemenata.

Trenutne metode se oslanjaju na otapanje stijene vrućom sumpornom kiselinom, nakon čega slijedi korištenje organskih rastvarača za odvajanje vrlo sličnih pojedinačnih elemenata jedan od drugog u otopini.

„Želimo smisliti način da napravimo bubu koja će bolje obavljati taj posao“, rekao je Barstow.

G. oxydans je poznat po tome što proizvodi kiselinu zvanu bioliksivijant koja rastvara stijene; ​​bakterija koristi kiselinu za izdvajanje fosfata iz rijetkih zemalja. Istraživači su počeli manipulirati genima G. oxydans kako bi efikasnije ekstrahirala elemente.

Da bi to postigli, istraživači su koristili tehnologiju u čijem je razvoju pomogao Barstow, nazvanu Knockout Sudoku, koja im je omogućila da jedan po jedan onesposobe 2.733 gena u genomu G. oxydans. Tim je odabrao mutante, svaki sa specifičnim izbačenim genom, kako bi mogli identificirati koji geni igraju ulogu u dobivanju elemenata iz stijene.

„Nevjerovatno sam optimističan“, rekao je Gazel. „Imamo proces ovdje koji će biti efikasniji od svega što je ranije urađeno.“

Alexa Schmitz, postdoktorska istraživačica u Barstowovom laboratoriju, prva je autorica studije „Gluconobacter oxydans Knockout Collection pronalazi poboljšanu ekstrakciju rijetkih zemnih elemenata“, objavljene u časopisu Nature Communications.

---

Vrijeme objave: 04.07.2022.