sumber: Phys.org

Unsur tanah jarang dari bijih sangat penting bagi kehidupan modern, namun pemurniannya setelah penambangan memerlukan biaya yang mahal, merusak lingkungan, dan sebagian besar terjadi di luar negeri.

Sebuah studi baru menjelaskan bukti prinsip rekayasa bakteri, Gluconobacter oxydans, yang mengambil langkah besar pertama untuk memenuhi meroketnya permintaan unsur tanah jarang dengan cara yang sesuai dengan biaya dan efisiensi metode ekstraksi dan pemurnian termokimia tradisional dan cukup bersih untuk memenuhi standar lingkungan AS.

“Kami mencoba menghasilkan metode yang ramah lingkungan, bersuhu rendah, dan bertekanan rendah untuk mengeluarkan unsur tanah jarang dari batuan,” kata Buz Barstow, penulis senior makalah tersebut dan asisten profesor teknik biologi dan lingkungan di Universitas Cornell.

Unsur-unsur tersebut – yang terdapat 15 unsur dalam tabel periodik – diperlukan untuk segala hal mulai dari komputer, telepon seluler, layar, mikrofon, turbin angin, kendaraan listrik dan konduktor hingga radar, sonar, lampu LED, dan baterai yang dapat diisi ulang.

Meskipun AS pernah memurnikan unsur tanah jarang di negaranya sendiri, produksinya terhenti lebih dari lima dekade lalu. Kini, penyempurnaan elemen-elemen tersebut hampir seluruhnya dilakukan di negara lain, khususnya Tiongkok.

“Mayoritas produksi dan ekstraksi unsur tanah jarang berada di tangan negara asing,” kata rekan penulis Esteban Gazel, profesor ilmu bumi dan atmosfer di Cornell. “Jadi demi keamanan negara dan cara hidup kita, kita perlu kembali mengendalikan sumber daya tersebut.”

Untuk memenuhi kebutuhan tahunan AS akan unsur tanah jarang, dibutuhkan sekitar 71,5 juta ton (~78,8 juta ton) bijih mentah untuk mengekstraksi 10.000 kilogram (~22.000 pon) unsur tersebut.

Metode saat ini mengandalkan pelarutan batuan dengan asam sulfat panas, diikuti dengan penggunaan pelarut organik untuk memisahkan unsur-unsur individu yang sangat mirip satu sama lain dalam suatu larutan.

“Kami ingin mencari cara untuk membuat bug yang dapat melakukan pekerjaan tersebut dengan lebih baik,” kata Barstow.

G. oxydans dikenal karena membuat asam yang disebut biolixiviant yang melarutkan batuan; bakteri menggunakan asam untuk menarik fosfat dari unsur tanah jarang. Para peneliti telah mulai memanipulasi gen G. oxydans sehingga dapat mengekstraksi unsur-unsur tersebut dengan lebih efisien.

Untuk melakukannya, para peneliti menggunakan teknologi yang dikembangkan oleh Barstow, yang disebut Knockout Sudoku, yang memungkinkan mereka menonaktifkan 2.733 gen dalam genom G. oxydans satu per satu. Tim tersebut mengkurasi mutan, masing-masing dengan gen tertentu yang dihilangkan, sehingga mereka dapat mengidentifikasi gen mana yang berperan dalam mengeluarkan unsur-unsur dari batuan.

“Saya sangat optimis,” kata Gazel. "Kami memiliki proses di sini yang akan lebih efisien dibandingkan apa pun yang dilakukan sebelumnya."

Alexa Schmitz, seorang peneliti postdoctoral di laboratorium Barstow, adalah penulis pertama studi tersebut, "Gluconobacter oxydans Knockout Collection Menemukan Peningkatan Ekstraksi Elemen Tanah Langka," yang diterbitkan di Nature Communications.

---

Waktu posting: 19 November 2021