स्रोत:न्यूज़सेंटर

दुर्लभ पृथ्वी तत्व(आरईई) जैसेलेण्टेनियुमऔरNeodymiumसेल फोन और सौर पैनलों से लेकर उपग्रहों और इलेक्ट्रिक वाहनों तक, आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स के आवश्यक घटक हैं। ये भारी धातुएँ हमारे चारों ओर पाई जाती हैं, भले ही कम मात्रा में। लेकिन मांग लगातार बढ़ रही है और क्योंकि वे इतनी कम सांद्रता में होते हैं, आरईई निकालने के पारंपरिक तरीके अक्षम, पर्यावरण को प्रदूषित करने वाले और श्रमिकों के स्वास्थ्य के लिए हानिकारक हो सकते हैं।

अब, बायोइंजीनियरिंग रिसोर्स (ईएमबीईआर) कार्यक्रम के रूप में डिफेंस एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी (डीएआरपीए) पर्यावरणीय सूक्ष्मजीवों से वित्त पोषण के साथ, सैन डिएगो स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ता आरईई की घरेलू आपूर्ति को बढ़ावा देने के उद्देश्य से उन्नत निष्कर्षण विधियों का विकास कर रहे हैं।

जीवविज्ञानी और प्रमुख अन्वेषक मरीना कल्युझनाया ने कहा, "हम पुनर्प्राप्ति के लिए एक नई प्रक्रिया विकसित करने की कोशिश कर रहे हैं जो पर्यावरण के अनुकूल और अधिक टिकाऊ है।"

ऐसा करने के लिए, शोधकर्ता पर्यावरण से आरईई को पकड़ने के लिए चरम स्थितियों में रहने वाले मीथेन-खपत करने वाले बैक्टीरिया की प्राकृतिक प्रवृत्ति का उपयोग करेंगे।

कल्युझनाया ने कहा, "उन्हें अपने चयापचय मार्गों में प्रमुख एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं में से एक बनाने के लिए दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की आवश्यकता होती है।"

आरईई में आवर्त सारणी के कई लैंथेनाइड तत्व शामिल हैं। कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले और पैसिफिक नॉर्थवेस्ट नेशनल लेबोरेटरी (पीएनएनएल) के सहयोग से, एसडीएसयू शोधकर्ताओं ने उन जैविक प्रक्रियाओं को रिवर्स इंजीनियर करने की योजना बनाई है जो बैक्टीरिया को पर्यावरण से धातुओं की कटाई करने की अनुमति देती हैं। बायोकेमिस्ट जॉन लव के अनुसार, इस प्रक्रिया को समझने से सिंथेटिक डिजाइनर प्रोटीन के निर्माण की जानकारी मिलेगी जो उच्च विशिष्टता के साथ विभिन्न प्रकार के लैंथेनाइड्स से जुड़ते हैं। पीएनएनएल की टीम एक्सट्रीमोफिलिक और आरईई संचय करने वाले बैक्टीरिया के आनुवंशिक निर्धारकों की पहचान करेगी, और फिर उनके आरईई ग्रहण को चिह्नित करेगी।

लव ने कहा, इसके बाद टीम बैक्टीरिया को उनकी कोशिकाओं की सतह पर धातु-बाध्यकारी प्रोटीन का उत्पादन करने के लिए संशोधित करेगी।

आरईई खदान अवशेषों, एल्यूमीनियम जैसे कुछ धातु अयस्कों के अपशिष्ट उत्पादों में अपेक्षाकृत प्रचुर मात्रा में हैं।

कल्युझनाया ने कहा, "खदान के अवशेष वास्तव में अपशिष्ट हैं जिनमें अभी भी बहुत सारी उपयोगी सामग्रियां मौजूद हैं।"

आरईई को शुद्ध करने और इकट्ठा करने के लिए, पानी और कुचली हुई चट्टानों के इन घोल को संशोधित बैक्टीरिया वाले बायोफिल्टर के माध्यम से चलाया जाएगा, जिससे बैक्टीरिया की सतह पर डिजाइनर प्रोटीन आरईई से चुनिंदा रूप से जुड़ सकेंगे। मीथेन-प्रेमी बैक्टीरिया की तरह, जो उनके टेम्पलेट के रूप में काम करते थे, बेहतर बैक्टीरिया पीएच, तापमान और लवणता की चरम सीमा को सहन करेंगे, जो खदान के अवशेषों में पाई जाती हैं।

बायोफिल्टर में उपयोग के लिए एक झरझरा, शर्बत सामग्री को बायोप्रिंट करने के लिए शोधकर्ता एक उद्योग भागीदार, पालो ऑल्टो रिसर्च सेंटर (PARC), एक ज़ेरॉक्स कंपनी के साथ सहयोग करेंगे। यह बायोप्रिंटिंग तकनीक कम लागत वाली और स्केलेबल है और खनिज पुनर्प्राप्ति के लिए व्यापक रूप से लागू होने पर महत्वपूर्ण बचत होने का अनुमान है।

पर्यावरण इंजीनियर क्रिस्टी डायकस्ट्रा के अनुसार, बायोफिल्टर का परीक्षण और अनुकूलन करने के अलावा, टीम को बायोफिल्टर से शुद्ध लैंथेनाइड्स को इकट्ठा करने के तरीके भी विकसित करने होंगे। पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया का परीक्षण और परिशोधन करने के लिए शोधकर्ताओं ने एक स्टार्टअप कंपनी, फीनिक्स टेलिंग्स के साथ मिलकर काम किया है।

क्योंकि लक्ष्य आरईई निकालने के लिए एक व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य लेकिन पर्यावरण के अनुकूल प्रक्रिया विकसित करना है, डायक्स्ट्रा और कई परियोजना भागीदार लैंथेनाइड्स को पुनर्प्राप्त करने के लिए अन्य प्रौद्योगिकियों की तुलना में सिस्टम की लागत का विश्लेषण करेंगे, बल्कि पर्यावरणीय प्रभाव का भी विश्लेषण करेंगे।

डायकस्ट्रा ने कहा, "हमारा अनुमान है कि इससे पर्यावरण को बहुत लाभ होगा और वर्तमान में उपयोग की जाने वाली ऊर्जा की तुलना में ऊर्जा लागत कम होगी।" “इस तरह की प्रणाली कम ऊर्जा इनपुट के साथ एक निष्क्रिय बायोफिल्ट्रेशन प्रणाली होगी। और फिर, सैद्धांतिक रूप से, वास्तव में पर्यावरणीय रूप से हानिकारक सॉल्वैंट्स और उस जैसी चीज़ों का कम उपयोग। बहुत सारी मौजूदा प्रक्रियाएँ वास्तव में कठोर और गैर-पर्यावरण के अनुकूल सॉल्वैंट्स का उपयोग करेंगी।

डायकस्ट्रा यह भी नोट करता है कि चूंकि बैक्टीरिया खुद को दोहराते हैं, सूक्ष्म जीव-आधारित प्रौद्योगिकियां स्वयं-नवीनीकृत होती हैं, "जबकि अगर हमें रासायनिक विधि का उपयोग करना होता, तो हमें लगातार अधिक से अधिक रसायन का उत्पादन करना होता।"

कल्युझनाया ने कहा, "भले ही इसकी लागत थोड़ी अधिक होगी, लेकिन यह पर्यावरण को नुकसान नहीं पहुंचाता है, यह समझ में आता है।"

DARPA द्वारा वित्त पोषित परियोजना का लक्ष्य चार वर्षों में जैव-संचालित आरईई-रिकवरी तकनीक की अवधारणा का प्रमाण प्रदान करना है, जिसके बारे में कल्युझनाया ने कहा कि इसके लिए एक रणनीतिक दृष्टि और एक अंतर-अनुशासनात्मक दृष्टिकोण की आवश्यकता होगी।

उन्होंने कहा कि परियोजना एसडीएसयू स्नातक छात्रों को बहु-विषयक अनुसंधान में भाग लेने का अवसर प्रदान करेगी "और देखें कि कैसे अवधारणाएं केवल विचारों से पायलट प्रदर्शन तक बढ़ सकती हैं।"

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पोस्ट करने का समय: अप्रैल-17-2023