Zdroj: Phys.org

Prvky vzácných zemin z rudy jsou životně důležité pro moderní život, ale zdokonalování po těžbě je nákladné, poškozuje životní prostředí a většinou se vyskytuje v zahraničí.

Nová studie popisuje důkaz principu pro inženýrství bakterie, gluconobacter oxydans, který podniká velký první krok k uspokojení prudké poptávky prvku vzácných zemin způsobem, který odpovídá nákladům a efektivitě tradičních termochemických extrakcí a zdokonalení a je dostatečně čistý, aby americký environmentální standardy.

"Snažíme se přijít s ekologickou, nízkou teplotou nízkotlakých metod pro získání prvků vzácných zemin ze skály," řekl Buz Barstow, vedoucí autor papíru a docent biologického a environmentálního inženýrství na Cornell University.

Prvky - které jsou v periodické tabulce 15 - jsou nezbytné pro všechno od počítačů, mobilních telefonů, obrazovek, mikrofonů, větrných turbín, elektrických vozidel a vodičů po radary, sonary, LED světla a dobíjecí baterie.

Zatímco USA kdysi zdokonalovaly své vlastní prvky vzácné zeminy, tato produkce se zastavila před více než pěti desítkami let. Nyní k zdokonalení těchto prvků dochází téměř výhradně v jiných zemích, zejména v Číně.

"Většina produkce a extrakce prvků vzácných zemin je v rukou zahraničních národů," řekl spoluautor Esteban Gazel, docent na Zemi a atmosférické vědy v Cornell. "Takže pro bezpečnost naší země a způsobu života se musíme vrátit zpět k ovládání tohoto zdroje."

Pro splnění ročních potřeb prvků vzácných zemin by bylo zapotřebí zhruba 71,5 milionu tun (~ 78,8 milionu tun) surové rudy k extrahování 10 000 kilogramů (~ 22 000 liber) prvků.

Současné metody se spoléhají na rozpuštění horniny s horkou kyselinou sírovou, následované použitím organických rozpouštědel k oddělení velmi podobných jednotlivých prvků od sebe v roztoku.

"Chceme vymyslet způsob, jak udělat chybu, která dělá tuto práci lépe," řekl Barstow.

G. oxydans je známý tím, že výroba kyseliny zvané Biolixiviant, která rozpouští skálu; Bakterie používá kyselinu k tažení fosfátů z prvků vzácných zemin. Vědci začali manipulovat s geny G. oxydans, aby extrahovali prvky efektivněji.

Za tímto účelem vědci použili technologii, kterou Barstow pomohl vyvinout, s názvem Knockout Sudoku, která jim umožnila deaktivovat 2 733 genů v genomu G. oxydans po druhém. Tým kurátorem kurátorů, každý s konkrétním genem vyřadil, aby mohli zjistit, které geny hrají roli při získávání prvků ze skály.

"Jsem neuvěřitelně optimistický," řekl Gazel. "Máme zde proces, který bude efektivnější než cokoli, co bylo provedeno dříve."

Alexa Schmitz, postdoktorandská vědce v Barstowově laboratoři, je prvním autorem studie „Gluconobacter Oxydans Knockout Collection najde zlepšení extrakce prvku vzácných zemin,“ publikoval v Nature Communications.

---

Čas příspěvku: Jul-04-2022