Τα βακτήρια μπορεί να είναι το κλειδί για τη βιώσιμη εξόρυξη σπάνιων γαιών
πηγή: Phys.orgΤα στοιχεία σπάνιων γαιών από μετάλλευμα είναι ζωτικής σημασίας για τη σύγχρονη ζωή, αλλά η διύλισή τους μετά την εξόρυξη είναι δαπανηρή, βλάπτει το περιβάλλον και εμφανίζεται κυρίως στο εξωτερικό.Μια νέα μελέτη περιγράφει μια απόδειξη αρχής για τη μηχανική ενός βακτηρίου, του Gluconobacter oxydans, που κάνει ένα μεγάλο πρώτο βήμα προς την κάλυψη της αυξανόμενης ζήτησης για στοιχεία σπάνιων γαιών με τρόπο που ταιριάζει με το κόστος και την αποτελεσματικότητα των παραδοσιακών μεθόδων θερμοχημικής εκχύλισης και τελειοποίησης και είναι αρκετά καθαρό για να πληρούν τα περιβαλλοντικά πρότυπα των ΗΠΑ.«Προσπαθούμε να καταλήξουμε σε μια φιλική προς το περιβάλλον μέθοδο, χαμηλής θερμοκρασίας και χαμηλής πίεσης για την αφαίρεση στοιχείων σπάνιων γαιών από ένα βράχο», δήλωσε ο Buz Barstow, ανώτερος συγγραφέας της εργασίας και επίκουρος καθηγητής βιολογικής και περιβαλλοντικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Κορνέλ.Τα στοιχεία —από τα οποία υπάρχουν 15 στον περιοδικό πίνακα— είναι απαραίτητα για τα πάντα, από υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα, οθόνες, μικρόφωνα, ανεμογεννήτριες, ηλεκτρικά οχήματα και αγωγούς μέχρι ραντάρ, σόναρ, φώτα LED και επαναφορτιζόμενες μπαταρίες.Ενώ οι ΗΠΑ κάποτε βελτίωσαν τα δικά τους στοιχεία σπάνιων γαιών, αυτή η παραγωγή σταμάτησε πριν από περισσότερες από πέντε δεκαετίες. Τώρα, η τελειοποίηση αυτών των στοιχείων πραγματοποιείται σχεδόν εξ ολοκλήρου σε άλλες χώρες, ιδιαίτερα στην Κίνα.«Η πλειονότητα της παραγωγής και εξαγωγής στοιχείων σπάνιων γαιών βρίσκεται στα χέρια ξένων εθνών», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Esteban Gazel, αναπληρωτής καθηγητής επιστημών της γης και της ατμόσφαιρας στο Cornell. «Έτσι, για την ασφάλεια της χώρας μας και του τρόπου ζωής μας, πρέπει να επανέλθουμε σε τροχιά ελέγχου αυτού του πόρου».Για να καλυφθούν οι ετήσιες ανάγκες των ΗΠΑ για στοιχεία σπάνιων γαιών, θα απαιτούνταν περίπου 71,5 εκατομμύρια τόνοι (~78,8 εκατομμύρια τόνοι) ακατέργαστου μεταλλεύματος για την εξόρυξη 10.000 κιλών (~22.000 λίβρες) στοιχείων.Οι τρέχουσες μέθοδοι βασίζονται στη διάλυση του πετρώματος με ζεστό θειικό οξύ, ακολουθούμενη από τη χρήση οργανικών διαλυτών για τον διαχωρισμό πολύ όμοιων μεμονωμένων στοιχείων μεταξύ τους σε ένα διάλυμα.«Θέλουμε να βρούμε έναν τρόπο να φτιάξουμε ένα σφάλμα που κάνει αυτή τη δουλειά καλύτερα», είπε ο Barstow.Το G. oxydans είναι γνωστό για την παραγωγή ενός οξέος που ονομάζεται biolixiviant που διαλύει τα πετρώματα. τα βακτήρια χρησιμοποιούν το οξύ για να τραβήξουν φωσφορικά άλατα από στοιχεία σπάνιων γαιών. Οι ερευνητές έχουν αρχίσει να χειρίζονται τα γονίδια του G. oxydans, ώστε να εξάγει τα στοιχεία πιο αποτελεσματικά.Για να το κάνουν αυτό, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τεχνολογία που βοήθησε στην ανάπτυξη ο Barstow, που ονομάζεται Knockout Sudoku, η οποία τους επέτρεψε να απενεργοποιήσουν τα 2.733 γονίδια στο γονιδίωμα του G. oxydans ένα προς ένα. Η ομάδα επιμελήθηκε μεταλλαγμένα, το καθένα με ένα συγκεκριμένο γονίδιο αποκλεισμένο, ώστε να μπορέσουν να προσδιορίσουν ποια γονίδια παίζουν ρόλο στην αφαίρεση στοιχείων από το βράχο.«Είμαι απίστευτα αισιόδοξος», είπε ο Γκαζέλ. «Έχουμε μια διαδικασία εδώ που θα είναι πιο αποτελεσματική από οτιδήποτε είχε γίνει πριν».Η Alexa Schmitz, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο εργαστήριο του Barstow, είναι η πρώτη συγγραφέας της μελέτης "Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction", που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications.
