出典:Phys.org

鉱石からのレアアース元素は現代の生活に不可欠ですが、採掘後の精製には費用がかかり、環境に悪影響を及ぼし、ほとんどが海外で行われます。

新しい研究では、従来の熱化学的抽出および精製方法のコストと効率に匹敵する方法で、急増する希土類元素の需要を満たすための大きな第一歩を踏み出す細菌、グルコノバクター・オキシダンスの操作原理の証明が記載されており、また、十分にクリーンである米国の環境基準を満たしています。

「私たちは、岩石からレアアース元素を取り出すための、環境に優しい、低温、低圧の方法を考え出そうとしているのです」と論文の主著者であり、生物環境工学の助教授であるバズ・バーストウ氏は述べた。コーネル大学。

周期表には 15 種類の元素が含まれており、コンピューター、携帯電話、スクリーン、マイク、風力タービン、電気自動車、車掌からレーダー、ソナー、LED ライト、充電式バッテリーに至るまで、あらゆるものに必要です。

米国はかつて独自のレアアース元素を精製していましたが、その生産は50年以上前に停止されました。現在、これらの要素の改良はほぼすべて他国、特に中国で行われています。

「レアアース元素の生産と抽出の大部分は外国の手に渡っている」と共著者であるコーネル大学の地球・大気科学准教授エステバン・ガゼル氏は述べた。 「したがって、私たちの国と生活様式の安全のために、私たちはその資源を管理する軌道に戻る必要があります。」

米国のレアアース元素の年間需要を満たすには、10,000キログラム（約22,000ポンド）の元素を抽出するには、約7,150万トン（約7,880万トン）の原鉱石が必要となります。

現在の方法は、熱硫酸で岩石を溶解し、その後有機溶媒を使用して溶液中の非常によく似た個々の元素を互いに分離することに依存しています。

「私たちは、その仕事をより良く行うバグを作る方法を見つけたいと思っています」とバーストウ氏は語った。

G. oxydans は、岩石を溶解するバイオリキシビアントと呼ばれる酸を生成することで知られています。バクテリアは酸を使って希土類元素からリン酸塩を取り出します。研究者らは、元素をより効率的に抽出できるよう、G. oxydans の遺伝子の操作を開始した。

そのために研究者らは、バーストウ氏が開発に協力した「ノックアウト数独」と呼ばれる技術を利用し、G. オキシダンスのゲノムにある 2,733 個の遺伝子を 1 つずつ無効にすることができた。研究チームは、どの遺伝子が岩石から元素を取り出す役割を果たしているかを特定できるよう、特定の遺伝子がノックアウトされた変異体を厳選した。

「私は信じられないほど楽観的です」とガゼルは語った。 「ここには、これまでに行われたどのプロセスよりも効率的なプロセスがあります。」

バーストウ氏の研究室の博士研究員であるアレクサ・シュミッツ氏は、Nature Communications誌に掲載された研究「グルコノバクター・オキシダンス・ノックアウト・コレクションで希土類元素抽出の改善が見出された」の筆頭著者である。

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投稿時間: 2021 年 11 月 19 日