izvor:Phys.org

Rijetki zemni elementi iz rude su vitalni za moderni život, ali njihovo rafiniranje nakon rudarstva je skupo, šteti okolišu i uglavnom se događa u inozemstvu.

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

„Pokušavamo smisliti ekološki prihvatljivu metodu za dobivanje rijetkih zemalja iz stijene, koja koristi niske temperature i niski tlak“, rekao je Buz Barstow, glavni autor rada i docent biološkog i okolišnog inženjerstva na Sveučilištu Cornell.

Elementi - kojih u periodnom sustavu elemenata ima 15 - neophodni su za sve, od računala, mobitela, ekrana, mikrofona, vjetroturbina, električnih vozila i vodiča do radara, sonara, LED svjetala i punjivih baterija.

Iako su SAD nekada rafinirale vlastite rijetke zemne elemente, ta je proizvodnja zaustavljena prije više od pet desetljeća. Sada se rafiniranje tih 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, izvanredni profesor znanosti o Zemlji i atmosferi na Cornellu. „Stoga, 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 milijuna tona (~78,8 milijuna 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 otapala za odvajanje vrlo sličnih pojedinačnih elemenata jedan od drugoga u otopini.

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

G. oxydans je poznat po proizvodnji kiseline zvane bioliksivijant koja otapa stijene; ​​bakterija koristi kiselinu za izdvajanje fosfata iz rijetkih zemalja. Istraživači su počeli manipulirati genima G. oxydansa kako bi učinkovitije ekstrahirao elemente.

Da bi to učinili, istraživači su koristili tehnologiju koju je Barstow pomogao razviti, nazvanu Knockout Sudoku, koja im je omogućila da jedan po jedan onesposobe 2733 gena u genomu G. oxydans. Tim je odabrao mutante, svaki s specifičnim izbačenim genom, kako bi mogli identificirati koji geni igraju ulogu u dobivanju elemenata iz stijene.

„Nevjerojatno sam optimističan“, rekao je Gazel. „Imamo proces ovdje koji će biti učinkovitiji od svega što je prije učinjeno.“

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

---

Vrijeme objave: 04.07.2022.