ffynhonnell: canolfan newyddion

Elfennau prin y ddaear(REEs) hoffilanthanumaneodymiumyn gydrannau hanfodol o electroneg fodern, o ffonau symudol a phaneli solar i loerennau a cherbydau trydan. Mae'r metelau trwm hyn i'w cael ym mhobman o'n cwmpas, ond mewn symiau bach iawn. Ond mae'r galw yn parhau i godi ac oherwydd eu bod yn digwydd mewn crynodiadau mor isel, gall dulliau traddodiadol o echdynnu REEs fod yn aneffeithlon, yn llygru'r amgylchedd, ac yn niweidiol i iechyd gweithwyr.

Nawr, gyda chyllid gan yr Asiantaeth Prosiectau Ymchwil Uwch Amddiffyn (DARPA) Microbau Amgylcheddol fel rhaglen Adnodd Biobeirianneg (EMBER), mae ymchwilwyr Prifysgol Talaith San Diego yn datblygu dulliau echdynnu uwch gyda'r nod o hybu'r cyflenwad domestig o REEs.

“Rydym yn ceisio datblygu gweithdrefn newydd ar gyfer adferiad sy’n gyfeillgar i’r amgylchedd ac yn fwy cynaliadwy,” meddai’r biolegydd a’r prif ymchwilydd Marina Kalyuzhnaya.

I wneud hyn, bydd yr ymchwilwyr yn manteisio ar duedd naturiol bacteria sy'n bwyta methan sy'n byw mewn amodau eithafol i ddal REEs o'r amgylchedd.

“Mae angen elfennau daear prin arnyn nhw i wneud un o’r adweithiau ensymatig allweddol yn eu llwybrau metabolaidd,” meddai Kalyuzhnaya.

Mae REEs yn cynnwys llawer o elfennau lanthanid y tabl cyfnodol. Mewn cydweithrediad â Phrifysgol California, Berkeley a Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), mae ymchwilwyr yr SDSU yn bwriadu gwrthdroi'r prosesau biolegol sy'n caniatáu i'r bacteria gynaeafu'r metelau o'r amgylchedd. Bydd deall y broses hon yn llywio'r broses o greu proteinau dylunwyr synthetig sy'n rhwymo'n benodol iawn i wahanol fathau o lanthanidau, yn ôl y biocemegydd John Love. Bydd tîm PNNL yn nodi penderfynyddion genetig y bacteria extremophilic ac REE sy'n cronni, ac yna'n nodweddu eu derbyniad REE.

Yna bydd y tîm yn addasu'r bacteria i gynhyrchu'r proteinau sy'n rhwymo metel ar wyneb eu celloedd, meddai Love.

Mae REEs yn gymharol doreithiog mewn sorod mwyngloddio, sef cynhyrchion gwastraff rhai mwynau metel, fel alwminiwm.

“Mae cynffonnau mwynglawdd yn wastraff mewn gwirionedd sydd â llawer o ddeunyddiau defnyddiol ynddo o hyd,” meddai Kalyuzhnaya.

Er mwyn puro a chasglu'r REEs y tu mewn, bydd y slyri dŵr a chreigiau mâl hyn yn cael eu rhedeg trwy fio-hidlydd sy'n cynnwys y bacteria wedi'u haddasu, gan ganiatáu i'r proteinau dylunydd ar wyneb y bacteria rwymo'n ddetholus i'r REEs. Fel y bacteria sy'n caru methan a oedd yn dempledi, bydd y bacteria gwell yn goddef eithafion pH, tymheredd a halltedd, amodau a geir yn sorod y pwll glo.

Bydd yr ymchwilwyr yn cydweithio â phartner yn y diwydiant, Canolfan Ymchwil Palo Alto (PARC), cwmni Xerox, i fioargraffu deunydd mandyllog, sorbynnol i'w ddefnyddio yn y biohidlydd. Mae'r dechnoleg bioargraffu hon yn gost isel ac yn raddadwy a rhagwelir y bydd yn arwain at arbedion sylweddol o'i chymhwyso'n fras i adennill mwynau.

Yn ogystal â phrofi ac optimeiddio'r biohidlydd, bydd yn rhaid i'r tîm hefyd ddatblygu dulliau ar gyfer casglu'r lanthanidau wedi'u puro o'r biohidlydd ei hun, yn ôl y peiriannydd amgylcheddol Christy Dykstra. Mae'r ymchwilwyr wedi ymuno â chwmni cychwyn, Phoenix Tailings, i brofi a mireinio'r broses adfer.

Oherwydd mai'r nod yw datblygu proses fasnachol hyfyw ond ecogyfeillgar ar gyfer echdynnu REEs, bydd Dykstra a nifer o bartneriaid y prosiect yn dadansoddi costau'r system o'i gymharu â thechnolegau eraill ar gyfer adennill lanthanides, ond hefyd yr effaith amgylcheddol.

“Rydyn ni’n rhagweld y byddai’n dod â llawer o fuddion amgylcheddol a chostau ynni is o gymharu â’r hyn sy’n cael ei ddefnyddio ar hyn o bryd,” meddai Dykstra. “Byddai system fel hon yn fwy o system bio-hidlo goddefol, gyda llai o fewnbynnau egni. Ac yna, yn ddamcaniaethol, llai o ddefnydd o doddyddion sy'n wirioneddol niweidiol i'r amgylchedd a phethau felly. Bydd llawer o brosesau cyfredol yn defnyddio toddyddion llym iawn nad ydynt yn gyfeillgar i’r amgylchedd.”

Mae Dykstra hefyd yn nodi, gan fod bacteria yn atgynhyrchu eu hunain, mae technolegau sy'n seiliedig ar ficrobau yn hunan-adnewyddu, “tra pe baem yn defnyddio dull cemegol, byddai'n rhaid i ni gynhyrchu mwy a mwy o gemegau yn barhaus.”

“Hyd yn oed os bydd yn costio ychydig yn fwy, ond nid yw’n niweidio’r amgylchedd, byddai hynny’n gwneud synnwyr,” meddai Kalyuzhnaya.

Nod y prosiect a ariennir gan DARPA yw darparu prawf cysyniad o'r dechnoleg REE-adfer bio-yrru mewn pedair blynedd, y dywedodd Kalyuzhnaya y bydd angen gweledigaeth strategol a rhagolwg trawsddisgyblaethol.

Ychwanegodd y bydd y prosiect yn rhoi cyfle i fyfyrwyr graddedig SDSU gymryd rhan mewn ymchwil amlddisgyblaethol “a gweld sut y gall cysyniadau dyfu o syniadau’n unig yr holl ffordd i arddangosiadau peilot.”

---

Amser post: Ebrill-17-2023