Bakterier kan være nøglen til bæredygtig udvinding af sjældne jordarter
kilde: Phys.orgSjældne jordarters grundstoffer fra malm er afgørende for det moderne liv, men raffinering af dem efter minedrift er dyrt, skader miljøet og foregår for det meste i udlandet.En ny undersøgelse beskriver et bevis på princippet for at konstruere en bakterie, Gluconobacter oxydans, der tager et stort første skridt mod at imødekomme skyrockende efterspørgsel efter sjældne jordarters grundstoffer på en måde, der matcher omkostningerne og effektiviteten af traditionelle termokemiske udvinding og forfiningsmetoder og er ren nok til at opfylde amerikanske miljøstandarder."Vi forsøger at finde på en miljøvenlig, lavtemperatur-, lavtryksmetode til at få sjældne jordarters grundstoffer ud af en klippe," sagde Buz Barstow, avisens seniorforfatter og adjunkt i biologisk og miljøteknik ved Cornell University.Elementerne – som der er 15 af i det periodiske system – er nødvendige til alt fra computere, mobiltelefoner, skærme, mikrofoner, vindmøller, elektriske køretøjer og ledere til radarer, ekkolod, LED-lys og genopladelige batterier.Mens USA engang raffinerede sine egne sjældne jordarters elementer, stoppede produktionen for mere end fem årtier siden. Nu foregår forfining af disse elementer næsten udelukkende i andre lande, især Kina."Størstedelen af produktionen og udvindingen af sjældne jordarter er i hænderne på fremmede nationer," sagde medforfatter Esteban Gazel, lektor i jord- og atmosfæriske videnskaber ved Cornell. "Så for sikkerheden i vores land og levevis er vi nødt til at komme tilbage på sporet til at kontrollere den ressource."For at imødekomme USA's årlige behov for sjældne jordarters grundstoffer ville der være behov for omkring 71,5 millioner tons (~78,8 millioner tons) rå malm for at udvinde 10.000 kg (~22.000 pund) af grundstoffer.Nuværende metoder er afhængige af at opløse sten med varm svovlsyre, efterfulgt af brug af organiske opløsningsmidler til at adskille meget ens individuelle elementer fra hinanden i en opløsning."Vi vil finde ud af en måde at lave en fejl, der gør det arbejde bedre," sagde Barstow.G. oxydans er kendt for at lave en syre kaldet biolixiviant, der opløser sten; bakterierne bruger syren til at trække fosfater fra sjældne jordarters grundstoffer. Forskerne er begyndt at manipulere G. oxydans' gener, så det udvinder grundstofferne mere effektivt.For at gøre det brugte forskerne en teknologi, som Barstow var med til at udvikle, kaldet Knockout Sudoku, som gjorde det muligt for dem at deaktivere de 2.733 gener i G. oxydans' genom én efter én. Holdet kurerede mutanter, hver med et specifikt gen slået ud, så de kunne identificere, hvilke gener der spiller en rolle i at få elementer ud af klippen."Jeg er utrolig optimistisk," sagde Gazel. "Vi har en proces her, der vil være mere effektiv end noget, der blev gjort før."Alexa Schmitz, en postdoc-forsker i Barstows laboratorium, er førsteforfatter til undersøgelsen, "Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction," offentliggjort i Nature Communications.
