fonte: newscenter

Elementi di terra rara(REE) piacelantanuèneodimiusò cumpunenti essenziali di l'elettronica muderna, da i telefunini è i pannelli solari à i satelliti è i veiculi elettrici. Questi metalli pesanti si trovanu in tuttu u circondu, ancu s'ellu in quantità chjuche. Ma a dumanda cuntinueghja à aumentà è perchè si trovanu in cuncentrazioni cusì bassu, i metudi tradiziunali di estrazione di REE ponu esse inefficienti, contaminanti ambientali è dannosi per a salute di i travagliadori.

Avà, cù u finanziamentu da l'Agenzia di Prughjetti di Ricerca Avanzata di Difesa (DARPA) Microbi Ambientali cum'è un prugramma di Risorse Bioingegneria (EMBER), i ricercatori di l'Università Statale di San Diego sviluppanu metudi d'estrazione avanzati cù u scopu di rinfurzà l'offerta domestica di REE.

"Cerchemu di sviluppà una nova prucedura per a ricuperazione chì hè amichevule per l'ambiente è più sustinevule", hà dettu u biologu è investigatore principale Marina Kalyuzhnaya.

Per fà questu, i circadori sfrutteranu a propensione naturale di i batteri chì cunsumanu metanu chì vivenu in cundizioni estremi per catturà REE da l'ambiente.

"Anu bisognu di elementi di terra rara per fà una di e reazzioni enzimatiche chjave in i so percorsi metabolichi", disse Kalyuzhnaya.

REE includenu i numerosi elementi di lanthanide di a tavola periodica. In cullaburazione cù l'Università di California, Berkeley è u Laboratoriu Naziunale di u Nordu Pacificu (PNNL), i ricercatori di u SDSU pensanu à l'ingegneria inversa di i prucessi biologichi chì permettenu à i batteri di coglie i metalli da l'ambiente. A capiscitura di stu prucessu informarà a creazione di proteini di designer sintetici chì si liganu cun alta specificità à diversi tipi di lanthanides, secondu u biochimistu John Love. A squadra di PNNL identificherà i determinanti genetichi di i batteri estremofili è REE accumulati, è poi caratterizà a so assunzione di REE.

A squadra hà da mudificà i batteri per pruduce e proteine ​​​​di u metalu nantu à a superficia di e so cellule, hà dettu Love.

REEs sò relativamente abbundanti in i minieri, i prudutti di scarti di certi minerali di metalli, cum'è l'aluminiu.

"I residui di mine sò in realtà rifiuti chì anu sempre assai materiali utili", disse Kalyuzhnaya.

Per purificà è cullà i REE in l'internu, queste slurries d'acqua è di rocce frantumate saranu passate da un biofiltru chì cuntene i batteri mudificati, chì permette à e proteine ​​​​di design nantu à a superficia di i batteri di ligà selettivamente à i REE. Cum'è i battìri amatori di metanu chì anu servitu cum'è i so mudelli, i battìri migliurati tolleranu estremi di pH, temperatura è salinità, cundizioni truvati in i tailings minieri.

I circadori cullaburaranu cù un cumpagnu di l'industria, Palo Alto Research Center (PARC), una cumpagnia di Xerox, per bioprintà un materiale poroso, sorbente per l'usu in u biofiltru. Sta tecnulugia di bioprinting hè low-cost è scalabile è hè prughjettata di risultà in un risparmiu significativu quandu hè applicata largamente à a ricuperazione minerale.

In più di pruvà è ottimisà u biofiltru, a squadra duverà ancu sviluppà metudi per cullà i lantanidi purificati da u biofiltru stessu, secondu l'ingegnere ambientale Christy Dykstra. I circadori anu unitu cù una sucietà startup, Phoenix Tailings, per pruvà è raffinà u prucessu di ricuperazione.

Perchè l'obiettivu hè di sviluppà un prucessu cummerciale viable, ma favuritu di l'ambiente per l'estrazione di REE, Dykstra è parechji partenarii di u prugettu analizzaranu i costi di u sistema cumparatu cù altre tecnulugia per a ricuperazione di lanthanides, ma ancu l'impattu ambientale.

"Avemu anticipatu chì averebbe assai benefici per l'ambiente è i costi energetichi più bassi paragunatu à ciò chì hè attualmente utilizatu", disse Dykstra. "Un sistema cum'è questu seria più di un sistema di biofiltrazione passiva, cù menu input di energia. E poi, in teoria, menu usu di solventi veramente dannosi per l'ambiente è cose cusì. Un saccu di prucessi attuali utilizanu solventi veramente duri è micca amichevuli di l'ambiente ".

Dykstra nota ancu chì, postu chì i batteri si replicanu, i tecnulugii basati nantu à i microbi sò auto-rinuvati, "mentre chì se avissimu aduprà un metudu chimicu, avissimu da pruduce sempre più chimichi".

"Ancu s'ellu ci costarà un pocu di più, ma ùn dannu micca l'ambiente, questu averebbe sensu", disse Kalyuzhnaya.

L'obiettivu di u prugettu finanziatu da DARPA hè di furnisce una prova di cuncepimentu di a tecnulugia di ricuperazione REE bio-driven in quattru anni, chì Kalyuzhnaya hà dettu chì necessitarà una visione strategica è una prospettiva transdisciplinaria.

Hà aghjustatu chì u prugettu furnisce à i studienti graduati SDSU l'uppurtunità di participà à a ricerca multidisciplinaria "è vede cumu i cuncetti ponu cresce da solu idee finu à a dimostrazione di pilotu".

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Postu tempu: Apr-17-2023