bron: nuussentrum

Skaars aardelemente(REEs) hou vanlantaanenneodymiumis noodsaaklike komponente van moderne elektronika, van selfone en sonpanele tot satelliete en elektriese voertuie. Hierdie swaar metale kom oral om ons voor, al is dit in klein hoeveelhede. Maar die vraag bly styg en omdat dit in sulke lae konsentrasies voorkom, kan tradisionele metodes om REE's te onttrek ondoeltreffend, omgewingsbesoedelend en nadelig vir die gesondheid van werkers wees.

Nou, met befondsing van die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) Environmental Microbes as a BioEngineering Resource (EMBER)-program, ontwikkel San Diego State University-navorsers gevorderde ekstraksiemetodes met die doel om die binnelandse aanbod van REEs te bevorder.

"Ons probeer om 'n nuwe prosedure vir herstel te ontwikkel wat omgewingsvriendelik en meer volhoubaar is," het bioloog en hoofondersoeker Marina Kalyuzhnaya gesê.

Om dit te doen, sal die navorsers gebruik maak van die natuurlike geneigdheid van metaanverbruikende bakterieë wat in uiterste toestande leef om REE's uit die omgewing vas te vang.

"Hulle benodig seldsame aardelemente om een ​​van die belangrikste ensiematiese reaksies in hul metaboliese weë te maak," het Kalyuzhnaya gesê.

REE's sluit die baie lantanied-elemente van die periodieke tabel in. In samewerking met die Universiteit van Kalifornië, Berkeley en Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), beplan die SDSU-navorsers om die biologiese prosesse wat die bakterieë in staat stel om die metale uit die omgewing te oes, om te keer. Om hierdie proses te verstaan, sal die skepping van sintetiese ontwerperproteïene wat met 'n hoë spesifisiteit aan verskillende tipes lantaniede bind, volgens biochemikus John Love. PNNL se span sal die genetiese determinante van die ekstremofiele en REE-akkumulerende bakterieë identifiseer en dan hul REE-opname karakteriseer.

Die span sal dan die bakterieë verander om die metaalbindende proteïene op die oppervlak van hul selle te produseer, het Love gesê.

REEs is relatief volop in mynuitskot, die afvalprodukte van sommige metaalerts, soos aluminium.

"Mynuitskot is eintlik afval wat nog baie nuttige materiale in het," het Kalyuzhnaya gesê.

Om die REE's binne te suiwer en te versamel, sal hierdie slurries van water en gebreekte rotse deur 'n biofilter wat die gemodifiseerde bakterieë bevat, laat loop word, wat die ontwerperproteïene op die oppervlak van die bakterieë toelaat om selektief aan die REE's te bind. Soos die metaanliefhebbende bakterieë wat as hul sjablone gedien het, sal die verbeterde bakterieë uiterstes van pH, temperatuur en soutgehalte verdra, toestande wat in die mynuitskot voorkom.

Die navorsers sal saamwerk met 'n bedryfsvennoot, Palo Alto Research Centre (PARC), 'n Xerox-maatskappy, om 'n poreuse, absorberende materiaal vir gebruik in die biofilter te biodruk. Hierdie biodruktegnologie is laekoste en skaalbaar en sal na verwagting aansienlike besparings tot gevolg hê wanneer dit wyd toegepas word op mineraalherwinning.

Benewens die toets en optimalisering van die biofilter, sal die span ook metodes moet ontwikkel om die gesuiwerde lantaniede uit die biofilter self te versamel, volgens omgewingsingenieur Christy Dykstra. Die navorsers het saamgespan met 'n beginmaatskappy, Phoenix Tailings, om die herstelproses te toets en te verfyn.

Omdat die doel is om 'n kommersieel lewensvatbare maar omgewingsvriendelike proses vir die ontginning van REEs te ontwikkel, sal Dykstra en verskeie van die projekvennote die koste van die stelsel in vergelyking met ander tegnologieë vir die herwinning van lantaniede, maar ook die omgewingsimpak, ontleed.

"Ons voorsien wel dat dit baie voordele vir die omgewing en laer energiekoste sal inhou in vergelyking met wat tans gebruik word," het Dykstra gesê. ''n Stelsel soos hierdie sal meer 'n passiewe biofiltrasiestelsel wees, met minder energie-insette. En dan, teoreties, minder gebruik van werklik omgewingskadelike oplosmiddels en sulke dinge. Baie van die huidige prosesse sal baie harde en nie-omgewingsvriendelike oplosmiddels gebruik.”

Dykstra merk ook op dat aangesien bakterieë hulself herhaal, mikrobe-gebaseerde tegnologieë selfvernuwend is, "terwyl as ons 'n chemiese metode sou gebruik, ons voortdurend meer en meer chemikalieë sou moes produseer."

"Selfs al sal dit 'n bietjie meer kos, maar dit benadeel nie die omgewing nie, sal dit sin maak," het Kalyuzhnaya gesê.

Die doel van die DARPA-befondsde projek is om 'n bewys-van-konsep van die bio-gedrewe REE-herwinningstegnologie oor vier jaar te verskaf, wat volgens Kalyuzhnaya 'n strategiese visie en 'n kruisdissiplinêre uitkyk sal vereis.

Sy het bygevoeg dat die projek SDSU-gegradueerde studente die geleentheid sal bied om aan multidissiplinêre navorsing deel te neem "en te sien hoe konsepte kan groei van net idees tot by loodsdemonstrasie."

---

Postyd: 17-Apr-2023