boarne: nijssintrum

Rare ierde eleminten(REEs) likelanthanumenneodymiumbinne essensjele komponinten fan moderne elektroanika, fan mobile tillefoans en sinnepanielen oant satelliten en elektryske auto's. Dizze swiere metalen komme oeral om ús hinne, hoewol yn lytse hoemannichten. Mar de fraach bliuwt tanimme en om't se yn sokke lege konsintraasjes foarkomme, kinne tradisjonele metoaden foar it ekstrahearjen fan REE's ineffisjint, miljeufersmoargjend en skealik wêze foar de sûnens fan arbeiders.

No, mei finansiering fan it Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) Environmental Microbes as a BioEngineering Resource (EMBER) programma, ûntwikkelje ûndersikers fan San Diego State University avansearre ekstraksjemetoaden mei as doel it ynlânske oanbod fan REE's te stimulearjen.

"Wy besykje in nije proseduere foar herstel te ûntwikkeljen dy't miljeufreonliker en duorsumer is," sei biolooch en haadûndersiker Marina Kalyuzhnaya.

Om dit te dwaan, sille de ûndersikers de natuerlike oanstriid fan metaan-konsumearjende baktearjes dy't yn ekstreme omstannichheden libje om REE's út 'e omjouwing te fangen.

"Se hawwe seldsume ierde eleminten nedich om ien fan 'e wichtichste enzymatyske reaksjes te meitsjen yn har metabolike paden," sei Kalyuzhnaya.

REE's befetsje de protte lanthanide-eleminten fan it periodyk systeem. Yn gearwurking mei de Universiteit fan Kalifornje, Berkeley en Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) binne de SDSU-ûndersikers fan plan om de biologyske prosessen te reverse-manipulearje dy't de baktearjes tastean de metalen út it miljeu te rispjen. It begripen fan dit proses sil de skepping ynformearje fan syntetyske ûntwerperproteinen dy't mei hege spesifisiteit bine oan ferskate soarten lanthaniden, neffens biochemist John Love. It team fan PNNL sil de genetyske determinanten fan 'e extremofile en REE-akkumulearjende baktearjes identifisearje, en dan har REE-opname karakterisearje.

It team sil dan de baktearjes feroarje om de metaalbindende aaiwiten te produsearjen op it oerflak fan har sellen, sei Love.

REEs binne relatyf oerfloedich yn myn tailings, de ôffalprodukten fan guon metalen ertsen, lykas aluminium.

"Mine tailings binne eins ôffal dêr't noch in protte brûkbere materialen yn hat," sei Kalyuzhnaya.

Om de REE's binnen te suverjen en te sammeljen, sille dizze slurries fan wetter en gemalen rotsen wurde rinne troch in biofilter dat de modifisearre baktearjes befettet, wêrtroch't de ûntwerperproteinen op it oerflak fan 'e baktearjes selektyf bine oan 'e REE's. Lykas de metaan-loving baktearjes dy't tsjinne as harren sjabloanen, de ferbettere baktearjes sille ferneare ekstremen fan pH, temperatuer en salinity, betingsten fûn yn de myn tailings.

De ûndersikers sille gearwurkje mei in yndustrypartner, Palo Alto Research Center (PARC), in Xerox-bedriuw, om in poreus, sorbint materiaal te bioprintsjen foar gebrûk yn it biofilter. Dizze bioprinttechnology is goedkeap en skalberber en wurdt ferwachte te resultearjen yn signifikante besparrings as se breed tapast wurde op mineralwinning.

Neist it testen en optimalisearjen fan it biofilter sil it team neffens miljeu-yngenieur Christy Dykstra ek metoaden ûntwikkelje moatte foar it sammeljen fan de suvere lanthaniden út it biofilter sels. De ûndersikers hawwe gearwurke mei in opstartbedriuw, Phoenix Tailings, om it herstelproses te testen en te ferfine.

Om't it doel is om in kommersjeel leefber, mar miljeufreonlik proses te ûntwikkeljen foar it winnen fan REE's, sille Dykstra en ferskate fan de projektpartners de kosten fan it systeem analysearje yn ferliking mei oare technologyen foar it weromheljen fan lanthaniden, mar ek de miljeu-ynfloed.

"Wy ferwachtsje wol dat it miljeu- en legere enerzjykosten in soad foardielen opleverje soe yn ferliking mei wat no brûkt wurdt," sei Dykstra. "In systeem lykas dit soe mear in passive biofiltraasjesysteem wêze, mei minder enerzjyynput. En dan, teoretysk, minder gebrûk fan echt miljeu-skealike oplosmiddelen en soksoarte dingen. In protte hjoeddeistige prosessen sille echt hurde en net-miljeufreonlike oplosmiddelen brûke. ”

Dykstra merkt ek op dat, om't baktearjes harsels fermannichfâldigje, technologyen op mikroben sels fernijend binne, "wylst as wy in gemyske metoade brûke soene wy ​​hieltyd mear gemysk produsearje moatte."

"Selfs as it in bytsje mear kostet, mar it skeat it miljeu net, soe dat sin wêze," sei Kalyuzhnaya.

It doel fan it DARPA-finansierde projekt is om proof-of-concept te leverjen fan 'e bio-oandreaune REE-hersteltechnology yn fjouwer jier, dy't Kalyuzhnaya sei sil in strategyske fyzje en in cross-dissiplinêre útsjoch fereaskje.

Se foege ta dat it projekt SDSU-studinten de kâns sil jaan om diel te nimmen oan multydissiplinêr ûndersyk "en sjen hoe't konsepten kinne groeie fan gewoan ideeën oant pilotdemonstraasje."

---

Post tiid: Apr-17-2023