fonto:novaĵcentro

Elementoj de rara tero(REEs) ŝataslantanokajneodimoestas esencaj komponantoj de moderna elektroniko, de poŝtelefonoj kaj sunpaneloj ĝis satelitoj kaj elektraj veturiloj. Ĉi tiuj pezaj metaloj okazas ĉirkaŭ ni, kvankam en eta kvanto. Sed postulo daŭre altiĝas kaj ĉar ili okazas en tiaj malaltaj koncentriĝoj, tradiciaj metodoj de eltiro de REE-oj povas esti malefikaj, ekologie poluaj kaj damaĝaj al la sano de laboristoj.

Nun, kun financado de la Mediaj Mikroboj de Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) kiel programo de BioEngineering Resource (EMBER), esploristoj de San Diego State University disvolvas altnivelajn eltirajn metodojn kun la celo akceli la hejman provizon de REEs.

"Ni provas evoluigi novan proceduron por reakiro kiu estas ekologie amika kaj pli daŭrigebla," diris biologo kaj ĉefa esploristo Marina Kalyuzhnaya.

Por fari tion, la esploristoj frapetos la naturan tendencon de metankonsumantaj bakterioj vivantaj en ekstremaj kondiĉoj por kapti REE-ojn de la medio.

"Ili postulas rarajn terajn elementojn por fari unu el la ŝlosilaj enzimecaj reagoj en siaj metabolaj vojoj," diris Kalyuzhnaya.

REEoj inkluzivas la multajn lantanidajn elementojn de la perioda tabelo. Kunlabore kun la Universitato de Kalifornio, Berkeley kaj Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), la SDSU-esploristoj planas inversigi la biologiajn procezojn kiuj permesas al la bakterioj rikolti la metalojn de la medio. Kompreni ĉi tiun procezon informos la kreadon de sintezaj dizajnproteinoj, kiuj ligas kun alta specifeco al malsamaj specoj de lantanidoj, laŭ biokemiisto John Love. La teamo de PNNL identigos la genetikajn determinantojn de la ekstremofilaj kaj REE akumulantaj bakterioj, kaj tiam karakterizos ilian REE-asimiladon.

La teamo tiam modifos la bakteriojn por produkti la metal-ligajn proteinojn sur la surfaco de siaj ĉeloj, diris Love.

REEoj estas relative abundaj en minrestaj postaĵoj, la rubproduktoj de kelkaj metalercoj, kiel ekzemple aluminio.

"Minaj restaĵoj estas fakte rubo, kiu ankoraŭ enhavas multajn utilajn materialojn," diris Kalyuzhnaya.

Por purigi kaj kolekti la REEojn ene, ĉi tiuj suspensiaĵoj de akvo kaj dispremitaj ŝtonoj estos prizorgataj tra biofiltrilo enhavanta la modifitajn bakteriojn, permesante al la dizajnproteinoj sur la surfaco de la bakterioj selekteme ligi al la REEoj. Kiel la metan-amantaj bakterioj, kiuj funkciis kiel iliaj ŝablonoj, la plibonigitaj bakterioj toleros ekstremojn de pH, temperaturo kaj saleco, kondiĉoj trovitaj en la minaj restaĵoj.

La esploristoj kunlaboros kun industria partnero, Palo Alto Research Center (PARC), firmao Xerox, por bioprinti poran, sorbantan materialon por uzo en la biofiltrilo. Ĉi tiu bioprinta teknologio estas malmultekosta kaj skalebla kaj estas projekciita rezultigi signifajn ŝparaĵojn kiam aplikata larĝe al minerala reakiro.

Krom testi kaj optimumigi la biofiltrilon, la teamo ankaŭ devos evoluigi metodojn por kolekti la purigitajn lantanidojn el la biofiltrilo mem, laŭ media inĝeniero Christy Dykstra. La esploristoj formis teamon kun noventreprena kompanio, Phoenix Tailings, por testi kaj rafini la reakivan procezon.

Ĉar la celo estas evoluigi komerce realigeblan sed ekologieman procezon por eltiri REE-ojn, Dykstra kaj pluraj el la projektpartneroj analizos la kostojn de la sistemo kompare kun aliaj teknologioj por reakiri lantanidojn, sed ankaŭ la median efikon.

"Ni ja antaŭvidas, ke ĝi havus multajn avantaĝojn ekologie kaj pli malaltajn energikostojn kompare kun tio, kio estas nuntempe uzata," diris Dykstra. "Tia sistemo estus pli pasiva biofiltrada sistemo, kun malpli da energi-enigaĵoj. Kaj tiam, teorie, malpli uzado de vere medi-malutilaj solviloj kaj tiaj aferoj. Multaj nunaj procezoj uzos vere severajn kaj ne-mediajn solvilojn."

Dykstra ankaŭ notas ke ĉar bakterioj reproduktiĝas sin, mikrob-bazitaj teknologioj mem-renoviĝas, "dum se ni uzus kemian metodon, ni devus kontinue produkti pli kaj pli da kemiaĵo."

"Eĉ se ĝi kostos iom pli, sed ĝi ne damaĝas la medion, tio havus sencon," diris Kalyuzhnaya.

La celo de la DARPA-financita projekto estas provizi pruvon de koncepto de la bio-movita REE-reakiro teknologio en kvar jaroj, kiu Kalyuzhnaya diris postulos strategian vizion kaj transdisciplinan perspektivon.

Ŝi aldonis, ke la projekto provizos al diplomiĝaj studentoj de SDSU la ŝancon partopreni multidisciplinan esploradon "kaj vidi kiel konceptoj povas kreski de nur ideoj ĝis pilota pruvo."

---

Afiŝtempo: Apr-17-2023