Vir: Phys.org

Redki zemeljski elementi iz rude so ključnega pomena za sodobno življenje, vendar jih je rafiniranje po rudarjenju drago, škodi okolju in se večinoma pojavlja v tujini.

Nova študija opisuje dokaz načela za inženiring bakterije, gluconobacter oksidans, ki naredi velik prvi korak k izpolnjevanju naraščajočega povpraševanja redkih zemeljskih elementov na način, ki ustreza stroškom in učinkovitosti tradicionalnih metod termokemičnega pridobivanja in izpopolnjevanja in je dovolj čistega, da se doseže ameriške okoljske standarde.

"Trudimo se o okolju prijazen, nizkotemperaturni metodi, ki ni z nizkim pritiskom, da bi iz skale izvlekli redke zemeljske elemente," je dejal Buz Barstow, višji avtor prispevka in docent za biološki in okoljski inženiring na univerzi Cornell.

Elementi - ki jih je 15 v periodični tabeli - so potrebni za vse, od računalnikov, mobilnih telefonov, zaslonov, mikrofonov, vetrnih turbin, električnih vozil in prevodnikov do radarjev, sonarjev, LED luči in polnilnih baterij.

Medtem ko so ZDA nekoč izpopolnjevale svoje redke zemeljske elemente, se je ta proizvodnja ustavila pred več kot petimi desetletji. Zdaj izpopolnjevanje teh elementov poteka skoraj v celoti v drugih državah, zlasti na Kitajskem.

"Večina proizvodnje in ekstrakcije redkih zemeljskih elementov je v rokah tujih držav," je dejal soavtor Esteban Gazel, izredni profesor za zemeljsko in atmosfersko znanost v Cornellu. "Torej za varnost naše države in način življenja se moramo vrniti na sled, da bomo nadzirali ta vir."

Za zadovoljevanje ameriških letnih potreb po redkih zemeljskih elementih bi bilo potrebno približno 71,5 milijona ton (~ 78,8 milijona ton) surove rude za pridobivanje 10.000 kilogramov (~ 22.000 funtov) elementov.

Trenutne metode se zanašajo na raztapljanje kamnine z vročo žveplovo kislino, ki ji sledi z uporabo organskih topil za ločevanje zelo podobnih posameznih elementov drug od drugega v raztopini.

"Želimo najti način, kako narediti hrošče, ki to delo bolje," je dejal Barstow.

G. Oxydans je znan po tem, da izdeluje kislino, imenovano Biolixiviant, ki raztopi skalo; Bakterije uporabljajo kislino za vlečenje fosfatov iz redkih zemeljskih elementov. Raziskovalci so začeli manipulirati z geni G. Oxydans, tako da elemente izvlečejo učinkoviteje.

Da bi to storili, so raziskovalci uporabili tehnologijo, ki jo je Barstow pomagal razviti, imenovano Knockout Sudoku, ki jim je omogočila, da onemogočijo 2733 genov v genomu G. oxydans enega za drugim. Ekipa je kurirala mutante, vsak z določenim genom, tako da so lahko ugotovili, kateri geni igrajo vloge pri odvajanju elementov iz rocka.

"Neverjetno sem optimističen," je dejal Gazel. "Tu imamo postopek, ki bo učinkovitejši od vsega, kar je bilo storjeno prej."

Alexa Schmitz, podoktorska raziskovalka v Barstowovem laboratoriju, je prvi avtor študije "Gluconobacter Oxydans Knockout Collection najde izboljšano ekstrakcijo redkih elementov Zemlje", objavljeno v Nature Communications.

---

Čas objave: julij-04-2022