Bakterie mohou být klíčem k udržitelné těžbě vzácných zemin
zdroj: Phys.orgPrvky vzácných zemin z rudy jsou životně důležité pro moderní život, ale jejich rafinace po těžbě je nákladná, poškozuje životní prostředí a většinou se vyskytuje v zahraničí.Nová studie popisuje důkaz principu inženýrství bakterie Gluconobacter oxydans, která dělá první velký krok k uspokojení prudce rostoucí poptávky po prvcích vzácných zemin způsobem, který odpovídá nákladům a účinnosti tradičních termochemických extrakčních a rafinačních metod a je dostatečně čistý, aby splňují ekologické normy USA."Snažíme se přijít s ekologicky šetrnou, nízkoteplotní a nízkotlakou metodou pro získávání prvků vzácných zemin z horniny," řekl Buz Barstow, hlavní autor článku a odborný asistent biologického a environmentálního inženýrství na Cornell University.Prvky – kterých je v periodické tabulce 15 – jsou nezbytné pro vše od počítačů, mobilních telefonů, obrazovek, mikrofonů, větrných turbín, elektrických vozidel a vodičů až po radary, sonary, LED světla a dobíjecí baterie.Zatímco USA kdysi rafinovaly své vlastní prvky vzácných zemin, tato výroba se zastavila před více než pěti desetiletími. Zdokonalování těchto prvků nyní probíhá téměř výhradně v jiných zemích, zejména v Číně."Většina produkce a těžby prvků vzácných zemin je v rukou cizích národů," řekl spoluautor Esteban Gazel, docent zemských a atmosférických věd na Cornell. "Takže pro bezpečnost naší země a způsobu života se musíme vrátit na cestu k ovládání tohoto zdroje."K uspokojení roční potřeby USA pro prvky vzácných zemin by bylo zapotřebí zhruba 71,5 milionů tun (~78,8 milionů tun) surové rudy k vytěžení 10 000 kilogramů (~22 000 liber) prvků.Současné metody spoléhají na rozpouštění horniny horkou kyselinou sírovou, následované použitím organických rozpouštědel k oddělení velmi podobných jednotlivých prvků od sebe v roztoku."Chceme vymyslet způsob, jak vytvořit chybu, která tuto práci zvládne lépe," řekl Barstow.G. oxydans je známý tím, že vyrábí kyselinu zvanou biolixiviant, která rozpouští horninu; bakterie používají kyselinu k vytažení fosfátů z prvků vzácných zemin. Vědci začali manipulovat s geny G. oxydans tak, aby extrahovaly prvky efektivněji.K tomu vědci použili technologii, kterou Barstow pomohl vyvinout, nazvanou Knockout Sudoku, která jim umožnila vyřadit 2 733 genů v genomu G. oxydans jeden po druhém. Tým vytvářel mutanty, z nichž každý měl vyřazený specifický gen, takže mohli identifikovat, které geny hrají roli při získávání prvků z horniny."Jsem neuvěřitelně optimistický," řekl Gazel. "Máme zde proces, který bude efektivnější než cokoli, co bylo provedeno dříve."Alexa Schmitzová, postdoktorandka v Barstowově laboratoři, je první autorkou studie „Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction“, publikované v Nature Communications.
