булак: newscenter

Сейрек кездешүүчү жер элементтери(REEs) сыяктуулантанжананеодимуюлдук телефондордон жана күн батареяларынан спутниктерге жана электр унааларына чейин заманбап электрониканын маанилүү компоненттери болуп саналат. Бул оор металлдар аз санда болсо да, айланабызда кездешет. Бирок суроо-талап өсүүдө жана алар ушунчалык төмөн концентрацияда пайда болгондуктан, РЭБди казып алуунун салттуу ыкмалары натыйжасыз, айлана-чөйрөнү булгап, жумушчулардын ден соолугуна зыян келтириши мүмкүн.

Азыр, Коргоонун Өркүндөтүлгөн Изилдөө Долбоорлор Агенттигинин (DARPA) Экологиялык микробдорду биоинженердик ресурс (EMBER) программасы катары каржылоо менен, Сан-Диего штатынын университетинин изилдөөчүлөрү РЭИ менен камсыз кылууну күчөтүү максатында экстракциялоонун алдыңкы ыкмаларын иштеп чыгууда.

"Биз экологиялык жактан таза жана туруктуу болгон калыбына келтирүүнүн жаңы процедурасын иштеп чыгууга аракет кылып жатабыз" деди биолог жана башкы изилдөөчү Марина Калюжная.

Бул үчүн изилдөөчүлөр экстремалдык шарттарда жашаган метанды керектөөчү бактериялардын айлана-чөйрөдөн REE кармап калууга болгон табигый ыктарын колдонушат.

Калюжная: «Алар сейрек кездешүүчү элементтерди алардын метаболизм жолдорундагы негизги ферменттик реакциялардын бирин жасаш үчүн талап кылат», - деди.

REE мезгилдик системасынын көптөгөн лантанид элементтерин камтыйт. Калифорния университети, Беркли жана Тынч океандын түндүк-батыш улуттук лабораториясы (PNNL) менен биргеликте SDSU изилдөөчүлөрү бактерияларга айлана-чөйрөдөн металлдарды чогултууга мүмкүндүк берген биологиялык процесстерди тескери инженериялоону пландаштырууда. Биохимик Джон Лавдын айтымында, бул процессти түшүнүү лантаниддердин ар кандай түрлөрү менен жогорку өзгөчөлүк менен байланышкан синтетикалык дизайнердик протеиндерди түзүүнү маалымдайт. PNNLдин командасы экстремофилдүү жана РЭБ топтоочу бактериялардын генетикалык детерминанттарын аныктап, андан кийин алардын REE кабыл алынышын мүнөздөйт.

Андан кийин команда бактерияларды клеткаларынын бетинде металлды бириктирүүчү протеиндерди өндүрүү үчүн өзгөртөт, деди Лав.

РЭСтер кен калдыктарында, алюминий сыяктуу кээ бир металл рудаларынын калдыктарында салыштырмалуу көп кездешет.

«Кендик калдыктар чынында калдыктар болуп саналат, анын ичинде дагы деле көптөгөн пайдалуу материалдар бар», - дейт Калюжная.

Ичиндеги РЭБди тазалоо жана чогултуу үчүн, суу жана майдаланган тектердин бул шламдары өзгөртүлгөн бактерияларды камтыган биофильтрден өтөт, бул бактериялардын бетиндеги конструктордук протеиндерге РЭБге тандап байланышууга мүмкүндүк берет. Алардын калыптары катары кызмат кылган метанды сүйүүчү бактериялар сыяктуу эле, жакшыртылган бактериялар рНнын, температуранын жана туздуулуктун чегине, кен калдыктарында табылган шарттарга чыдайт.

Окумуштуулар Xerox компаниясынын өнөр жай өнөктөшү Palo Alto Research Center (PARC) менен биофильтрде колдонуу үчүн тешиктүү, сорбенттүү материалды биобасып чыгаруу үчүн кызматташат. Бул биобасма технологиясы арзан жана масштабдуу болуп саналат жана кендерди казып алуу үчүн кеңири колдонулганда олуттуу үнөмдөөгө алып келет деп болжолдонууда.

Инженер-эколог Кристи Дикстранын айтымында, биофильтрди сынап, оптималдаштыруудан тышкары, команда биофильтрдин өзүнөн тазаланган лантаниддерди чогултуу ыкмаларын иштеп чыгышы керек. Изилдөөчүлөр калыбына келтирүү процессин сыноо жана тактоо үчүн Phoenix Tailings стартап компаниясы менен биригишкен.

Максаты - ЖЭБди алуу үчүн коммерциялык жактан пайдалуу, бирок экологиялык жактан таза процессти иштеп чыгуу болгондуктан, Dykstra жана долбоордун бир нече өнөктөштөрү лантаниддерди калыбына келтирүү үчүн башка технологиялар менен салыштырганда системанын чыгымдарын, ошондой эле айлана-чөйрөгө тийгизген таасирин талдайт.

"Биз бул экологиялык жактан көп пайда алып келет жана азыркы учурда колдонулуп жатканга салыштырмалуу энергиянын чыгымдарын азайтат деп ойлойбуз" деди Дикстра. «Мындай система энергияны азыраак сарптаган пассивдүү биофильтрация системасы болмок. Анан, теориялык жактан алганда, экологиялык жактан зыяндуу эриткичтерди жана ушул сыяктуу нерселерди азыраак колдонуу. Учурдагы көптөгөн процесстер чындап эле катаал жана экологиялык жактан таза эмес эриткичтерди колдонот."

Дикстра ошондой эле бактериялар өздөрүн көбөйткөндүктөн, микробдорго негизделген технологиялар өзүн-өзү жаңылай турганын белгилейт, ал эми "эгер биз химиялык ыкманы колдоно турган болсок, анда биз тынымсыз көбүрөөк жана көбүрөөк химиялык өндүрүшкө туура келет".

«Бир аз кымбатыраак болсо да, бирок экологияга зыяны тийбесе, мунун мааниси бар», - дейт Калюжная.

DARPA тарабынан каржыланган долбоордун максаты төрт жылдын ичинде био-жүргүзгөн REE-калыбына келтирүү технологиясынын концепциясын далилдөө болуп саналат, Калюжная стратегиялык көз карашты жана дисциплинардык көз карашты талап кылат деп айтты.

Ал кошумчалагандай, долбоор SDSU аспиранттарына мультидисциплинардык изилдөөлөргө катышууга мүмкүнчүлүк берет жана "концепциялар кандайча идеялардан пилоттук демонстрацияга чейин өсө аларын көрө алат".

---

Посттун убактысы: 2023-жылдын 17-апрели