Ffynhonnell: NewsCenter

Elfennau daear prin(Rees) Fellanthanwmaneodymiwmyn gydrannau hanfodol o electroneg fodern, o ffonau symudol a phaneli solar i loerennau a cherbydau trydan. Mae'r metelau trwm hyn yn digwydd o'n cwmpas, er eu bod mewn symiau bach. 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 yn yr amgylchedd, ac yn niweidiol i iechyd gweithwyr.

Nawr, gyda chyllid gan ficrobau amgylcheddol Asiantaeth Ymchwil Uwch (DARPA) yr Amddiffyn fel rhaglen adnoddau bio -beirianneg (EMBER), mae ymchwilwyr Prifysgol Talaith San Diego yn datblygu dulliau echdynnu uwch gyda'r nod o roi hwb i'r cyflenwad domestig o Rees.

“Rydym yn ceisio datblygu gweithdrefn newydd ar gyfer adferiad sy’n amgylcheddol gyfeillgar 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 llafurus sy'n byw mewn amodau eithafol i ddal Rees o'r amgylchedd.

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

Mae Rees yn cynnwys nifer o elfennau lanthanid y tabl cyfnodol. Mewn cydweithrediad â Phrifysgol California, Berkeley a Labordy Cenedlaethol y Gogledd -orllewin Môr Tawel (PNNL), mae ymchwilwyr yr SDSU yn bwriadu gwrthdroi peiriannu'r prosesau biolegol sy'n caniatáu i'r bacteria gynaeafu'r metelau o'r amgylchedd. Bydd deall y broses hon yn llywio creu proteinau dylunydd synthetig sy'n rhwymo â phenodoldeb uchel i wahanol fathau o lanthanidau, yn ôl y biocemegydd John Love. Bydd tîm PNNL yn nodi penderfynyddion genetig y bacteria eithafol a 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 cariad.

Mae Rees yn gymharol niferus mewn cynffonnau mwyngloddiau, cynhyrchion gwastraff rhai mwynau metel, fel alwminiwm.

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

Er mwyn puro a chasglu'r Rees oddi mewn, bydd y slyri hyn o ddŵr a chreigiau wedi'u malu yn cael eu rhedeg trwy fiofilter 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 wasanaethodd fel eu templedi, bydd y bacteria gwell yn goddef eithafion pH, tymheredd a halltedd, amodau a geir yn y cynffonnau mwyngloddiau.

Bydd yr ymchwilwyr yn cydweithredu â phartner diwydiant, Canolfan Ymchwil Palo Alto (PARC), cwmni Xerox, i bioprint deunydd hydraidd, sorbent i'w ddefnyddio yn y biofilter. Mae'r dechnoleg bioprinting hon yn gost isel ac yn raddadwy a rhagwelir y bydd yn arwain at arbedion sylweddol wrth ei chymhwyso'n fras at adferiad mwynau.

Yn ogystal â phrofi ac optimeiddio'r biofilter, bydd yn rhaid i'r tîm hefyd ddatblygu dulliau ar gyfer casglu'r lanthanidau wedi'u puro o'r biofilter 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 sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd ar gyfer echdynnu Rees, bydd Dykstra a nifer o'r partneriaid prosiect yn dadansoddi costau'r system o gymharu â thechnolegau eraill ar gyfer adfer lanthanidau, ond hefyd yr effaith amgylcheddol.

“Rydym yn rhagweld y byddai ganddo lawer o fuddion yn amgylcheddol ac yn gostwng costau ynni o gymharu â'r hyn a ddefnyddir ar hyn o bryd,” meddai Dykstra. “Byddai system fel hon yn fwy o system biofiltration goddefol, gyda llai o fewnbynnau ynni. Ac yna, yn ddamcaniaethol, llai o ddefnydd o doddyddion sy'n niweidiol i'r amgylchedd a phethau felly. Bydd llawer o brosesau cyfredol yn defnyddio toddyddion llym ac an-amgylchedd gyfeillgar iawn. ”

Mae Dykstra hefyd yn nodi, ers i facteria efelychu eu hunain, fod technolegau sy'n seiliedig ar ficrobau yn hunan-adnewyddu, “ond pe byddem yn defnyddio dull cemegol, byddai'n rhaid i ni gynhyrchu mwy a mwy o gemegol yn barhaus.”

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

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

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 yn unig yr holl ffordd i dreialu arddangos.”

---

Amser Post: Ebrill-17-2023