šaltinis: Phys.org

Retųjų žemių elementai iš rūdos yra gyvybiškai svarbūs šiuolaikiniam gyvenimui, tačiau jų rafinavimas po kasybos yra brangus, kenkia aplinkai ir dažniausiai vyksta užsienyje.

Naujame tyrime aprašomas principinis bakterijos „Gluconobacter oxydans“ sukūrimo įrodymas, kuris žengia didelį pirmąjį žingsnį siekiant patenkinti sparčiai augančią retųjų žemių elementų paklausą tokiu būdu, kuris atitiktų tradicinių termocheminių ekstrahavimo ir rafinavimo metodų kainą ir efektyvumą, ir būtų pakankamai švarus, kad atitiktų JAV aplinkosaugos standartus.

„Mes bandome sukurti aplinkai nekenksmingą, žemos temperatūros ir žemo slėgio metodą retųjų žemių elementams išgauti iš uolienos“, – teigė Buzas Barstowas, vyresnysis straipsnio autorius ir Kornelio universiteto biologinės ir aplinkos inžinerijos docentas.

Elementai, kurių periodinėje lentelėje yra 15, yra būtini viskam – nuo ​​kompiuterių, mobiliųjų telefonų, ekranų, mikrofonų, vėjo turbinų, elektrinių transporto priemonių ir laidininkų iki radarų, sonarų, LED lempučių ir įkraunamų baterijų.

Nors JAV kažkada rafinavo savo retųjų žemių elementus, ši gamyba buvo nutraukta daugiau nei prieš penkis dešimtmečius. Dabar šių elementų rafinavimas vyksta beveik vien tik kitose šalyse, ypač Kinijoje.

„Didžioji dalis retųjų žemių elementų gamybos ir gavybos priklauso užsienio šalims“, – teigė bendraautoris Estebanas Gazelis, Kornelio universiteto Žemės ir atmosferos mokslų docentas. „Taigi, siekdami užtikrinti savo šalies ir gyvenimo būdo saugumą, turime vėl pradėti kontroliuoti šiuos išteklius.“

Norint patenkinti JAV metinius retųjų žemių elementų poreikius, reikėtų maždaug 71,5 mln. tonų (apie 78,8 mln. tonų) neapdorotos rūdos, kad būtų išgauta 10 000 kilogramų (apie 22 000 svarų) elementų.

Dabartiniai metodai remiasi uolienų ištirpinimu karštoje sieros rūgštyje, o po to organinių tirpiklių naudojimu labai panašiems atskiriems elementams tirpale atskirti.

„Norime išsiaiškinti, kaip sukurti klaidą, kuri geriau atliktų šį darbą“, – sakė Barstow.

G. oxydans yra žinoma dėl rūgšties, vadinamos bioliksiviantu, kuris tirpdo uolienas; bakterija naudoja šią rūgštį fosfatams iš retųjų žemių elementų išgauti. Tyrėjai pradėjo manipuliuoti G. oxydans genais, kad ji efektyviau išgautų elementus.

Tam tyrėjai panaudojo technologiją, kurią padėjo sukurti Barstow, vadinamą „Knockout Sudoku“, kuri leido jiems po vieną išjungti 2733 G. oxydans genomo genus. Komanda sukūrė mutantus, kurių kiekviename buvo išjungtas konkretus genas, kad galėtų nustatyti, kurie genai atlieka vaidmenį išgaunant elementus iš uolienų.

„Esu nepaprastai optimistiškai nusiteikęs“, – sakė Gazelis. „Turime procesą, kuris bus efektyvesnis nei bet kas, kas buvo daroma anksčiau.“

Alexa Schmitz, Barstow laboratorijos podoktorantūros tyrėja, yra pirmoji tyrimo „Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction“, paskelbto žurnale „Nature Communications“, autorė.

---

Įrašo laikas: 2022 m. liepos 4 d.