Źródło: phys.org

Elementy ziem rzadkich z rudy są niezbędne dla współczesnego życia, ale udoskonalenie ich po wydobyciu jest kosztowne, szkodzi środowisku i najczęściej występuje za granicą.

Nowe badanie opisuje dowód zasady inżynierii bakterii, gluconobacter tlendans, które zajmuje duży pierwszy krok w kierunku spełnienia gwałtownego zapotrzebowania na pierwiastki ziem rzadkich w sposób odpowiadający kosztom i wydajności tradycyjnych metod ekstrakcji termochemicznej i udoskonalania i jest wystarczająco czysty, aby spełnić standardy środowiskowe USA.

„Staramy się wymyślić przyjazną dla środowiska, niskotemperaturową metodę niskociśnieniową, aby wydobyć elementy ziem rzadkich ze skały”-powiedział Buz Barstow, starszy autor i adiunkt biologicznej i środowiska na Uniwersytecie Cornell.

Elementy - których w stole okresowym jest 15 - są niezbędne do wszystkiego, od komputerów, telefonów komórkowych, ekranów, mikrofonów, turbin wiatrowych, pojazdów elektrycznych i przewodów po radary, sonary, światła LED i akumulatory.

Podczas gdy USA kiedyś udoskonalały własne elementy ziem rzadkich, produkcja zatrzymała się ponad pięć dekad temu. Teraz udoskonalenie tych elementów odbywa się prawie całkowicie w innych krajach, szczególnie Chinach.

„Większość produkcji i ekstrakcji pierwiastków ziem rzadkich znajduje się w rękach obcych narodów”, powiedział współautor Esteban Gazel, profesor nauk o ziemi i atmosfery w Cornell. „Tak więc w przypadku bezpieczeństwa naszego kraju i sposobu życia musimy wrócić do kontrolowania tego zasobu”.

Aby zaspokoić coroczne potrzeby w zakresie elementów ziem rzadkich, zobowiązane byłoby około 71,5 miliona ton (~ 78,8 miliona ton) ruda surowego, aby wyodrębnić 10 000 kilogramów (~ 22 000 funtów) elementów.

Obecne metody opierają się na rozpuszczaniu się skały z gorącym kwasem siarkowym, a następnie zastosowanie rozpuszczalników organicznych do oddzielenia bardzo podobnych elementów od siebie w roztworze.

„Chcemy wymyślić sposób na zrobienie błędu, który lepiej wykonuje tę pracę” - powiedział Barstow.

G. oksydany jest znane z tworzenia kwasu zwanego biolixiviantem, który rozpuszcza skałę; Bakterie wykorzystują kwas do pobierania fosforanów z pierwiastków ziem rzadkich. Naukowcy zaczęli manipulować genami G. oxydans, aby bardziej efektywnie wydobywają pierwiastki.

W tym celu naukowcy wykorzystali technologię, którą pomógł Bartstow, zwany nokautem Sudoku, która pozwoliła im wyłączyć 2733 genów w genomie G. Oxydans jeden po drugim. Zespół wyselekcjonował mutanty, każdy z określonym genem, aby mogli ustalić, które geny odgrywają rolę w wydobywaniu elementów z skały.

„Jestem niesamowicie optymistą” - powiedział Gazel. „Mamy tutaj proces, który będzie bardziej wydajny niż cokolwiek, co było wcześniej zrobione”.

Alexa Schmitz, doktorantka w laboratorium Barstow, jest pierwszym autorem badania: „Gluconobacter Oxydans Collection Finkout Founds Filed Element Element Element”, opublikowany w Nature Communications.

---

Czas po: 04-2022 lipca