Източник: NewsCenter

Редки земни елементи(Рийс) католантануминеодимовса основни компоненти на съвременната електроника, от мобилни телефони и слънчеви панели до спътници и електрически превозни средства. Тези тежки метали се срещат навсякъде около нас, макар и в малки количества. Но търсенето продължава да нараства и тъй като те се срещат в толкова ниски концентрации, традиционните методи за извличане на РЕИ могат да бъдат неефективни, да замърсяват околната среда и да вредят за здравето на работниците.

Сега, с финансиране от екологичните микроби на Агенцията за напреднали изследователски проекти (DARPA) като програма за биоинженерни ресурси (EMBER), изследователите на държавния университет в Сан Диего разработват модерни методи за извличане с цел да засилят вътрешното предлагане на REES.

„Опитваме се да разработим нова процедура за възстановяване, която е екологична и по -устойчива“, казва биологът и главният изследовател Марина Калиугная.

За да направят това, изследователите ще се възползват от естествената склонност на бактерии, консумиращи метан, живеещи в екстремни условия, за да уловят Рийс от околната среда.

„Те се нуждаят от редки земни елементи, за да направят една от ключовите ензимни реакции в техните метаболитни пътища“, каза Калиуженя.

Рийс включва многото лантанидни елементи на периодичната таблица. В сътрудничество с Калифорнийския университет, Бъркли и Националната лаборатория на Тихия северозапад (PNNL), изследователите на SDSU планират да обърнат инженерни биологични процеси, които позволяват на бактериите да събират металите от околната среда. Разбирането на този процес ще информира създаването на синтетични дизайнерски протеини, които се свързват с висока специфичност с различни видове лантаниди, според биохимика Джон Лав. Екипът на PNNL ще идентифицира генетичните детерминанти на екстремофилните и REE, натрупващи бактерии и след това ще характеризира тяхното поглъщане на REE.

След това екипът ще модифицира бактериите, за да произвежда метало-свързващи протеини на повърхността на техните клетки, каза любовта.

Рийс са сравнително изобилни в опашките на мините, отпадъчните продукти на някои метални руди, като алуминий.

„Минните опашки всъщност са отпадъци, които все още имат много полезни материали в него“, каза Калиужен.

За да се пречистят и събират REEs вътре, тези суфраи от вода и натрошени скали ще се изпълняват през биофилтър, съдържащ модифицираните бактерии, което позволява на дизайнерските протеини на повърхността на бактериите да се свързват селективно с REE. Подобно на бактериите, обичащи метан, които служат за техни шаблони, подобрените бактерии ще понасят крайности на рН, температура и соленост, условия, открити в пазените мин.

Изследователите ще си сътрудничат с партньор в индустрията, Palo Alto Research Center (PARC), компания Xerox, за да биопринтира пореста, сорбентна материал за използване в биофилтера. Тази технология за биологична система е с ниска цена и мащабируема и се очаква да доведе до значителни икономии, когато се прилага широко за възстановяване на минерали.

В допълнение към тестването и оптимизирането на биофилтера, екипът ще трябва също да разработи методи за събиране на пречистените лантаниди от самия биофилтър, според инженера на околната среда Кристи Дикстра. Изследователите си партнират със стартираща компания Phoenix Hailings, за да тестват и усъвършенстват процеса на възстановяване.

Тъй като целта е да се разработи търговски жизнеспособен, но екологичен процес за извличане на REE, Dykstra и няколко от партньорите по проекта ще анализират разходите на системата в сравнение с други технологии за възстановяване на лантаниди, но и въздействието върху околната среда.

„Предвиждаме, че това ще има много ползи от околната среда и по -ниските разходи за енергия в сравнение с използваните в момента“, каза Дикстра. „Система като тази би била по -скоро пасивна система за биофилтрация, с по -малко енергийни входове. И тогава, теоретично, по -малко използване на наистина екологично вредни разтворители и подобни неща. Много актуални процеси ще използват наистина груби и неекологични разтворители. "

Dykstra също така отбелязва, че тъй като бактериите се репликират, технологиите на базата на микроби се самообновяват, „докато ако използваме химически метод, ще трябва непрекъснато да произвеждаме все повече и по-химични.“

„Дори и да струва малко повече, но това не навреди на околната среда, това би имало смисъл“, каза Калиуженя.

Целта на финансирания от DARPA проект е да предостави доказателство за концепцията на биологичната технология REE-Recovery за четири години, която Kalyuzhnaya заяви, че ще изисква стратегическа визия и междудисциплинарен перспектива.

Тя добави, че проектът ще предостави на аспирантите на SDSU възможността да участват в мултидисциплинарни изследвания, „и да видят как концепциите могат да се развиват от идеи до пилотната демонстрация.“

---

Време за публикация: април-17-2023