fonte: Phys.org

Gli elementi delle terre rare estratti dai minerali sono vitali per la vita moderna, ma raffinarli dopo l'estrazione è costoso, danneggia l'ambiente e avviene principalmente all'estero.

Un nuovo studio descrive una prova di principio per l’ingegnerizzazione di un batterio, Gluconobacter oxydans, che compie un grande primo passo verso il soddisfacimento della domanda alle stelle di elementi delle terre rare in un modo che corrisponde al costo e all’efficienza dei tradizionali metodi di estrazione e raffinazione termochimica ed è sufficientemente pulito da soddisfare gli standard ambientali statunitensi.

"Stiamo cercando di trovare un metodo rispettoso dell'ambiente, a bassa temperatura e bassa pressione per estrarre gli elementi delle terre rare da una roccia", ha affermato Buz Barstow, autore senior dello studio e assistente professore di ingegneria biologica e ambientale presso l'Università di Washington. Università Cornell.

Gli elementi, 15 nella tavola periodica, sono necessari per qualsiasi cosa, da computer, telefoni cellulari, schermi, microfoni, turbine eoliche, veicoli elettrici e conduttori a radar, sonar, luci a LED e batterie ricaricabili.

Anche se un tempo gli Stati Uniti raffinavano i propri elementi delle terre rare, la produzione si è interrotta più di cinquant’anni fa. Ora, il perfezionamento di questi elementi avviene quasi interamente in altri paesi, in particolare in Cina.

"La maggior parte della produzione e dell'estrazione degli elementi delle terre rare è nelle mani di nazioni straniere", ha affermato il coautore Esteban Gazel, professore associato di scienze della terra e dell'atmosfera alla Cornell. “Quindi, per la sicurezza del nostro Paese e del nostro stile di vita, dobbiamo tornare sulla strada giusta per controllare quella risorsa”.

Per soddisfare il fabbisogno annuale degli Stati Uniti di elementi di terre rare, sarebbero necessari circa 71,5 milioni di tonnellate (~78,8 milioni di tonnellate) di minerale grezzo per estrarre 10.000 chilogrammi (~22.000 libbre) di elementi.

I metodi attuali si basano sulla dissoluzione della roccia con acido solforico caldo, seguita dall'uso di solventi organici per separare singoli elementi molto simili tra loro in una soluzione.

"Vogliamo trovare un modo per creare un bug che svolga meglio quel lavoro", ha detto Barstow.

G. oxydans è noto per produrre un acido chiamato biolixiviante che dissolve la roccia; i batteri usano l'acido per estrarre i fosfati dagli elementi delle terre rare. I ricercatori hanno iniziato a manipolare i geni del G. oxydans in modo che estragga gli elementi in modo più efficiente.

Per fare ciò, i ricercatori hanno utilizzato una tecnologia che Barstow ha contribuito a sviluppare, chiamata Knockout Sudoku, che ha permesso loro di disabilitare uno per uno i 2.733 geni nel genoma di G. oxydans. Il team ha selezionato mutanti, ciascuno con un gene specifico eliminato, in modo da poter identificare quali geni svolgono un ruolo nell'estrarre elementi dalla roccia.

"Sono incredibilmente ottimista", ha detto Gazel. "Abbiamo un processo qui che sarà più efficiente di qualsiasi cosa sia stata fatta prima."

Alexa Schmitz, ricercatrice post-dottorato nel laboratorio di Barstow, è la prima autrice dello studio "Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction", pubblicato su Nature Communications.

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Orario di pubblicazione: 19-nov-2021