Quell: Newscenter

Selten Äerdelementer(REEs) gärlanthanumanneodymiumsi wesentlech Bestanddeeler vun der moderner Elektronik, vun Handyen a Solarpanneauen bis Satelliten an elektresch Gefierer. Dës Schwéiermetalle geschéien iwwerall ronderëm eis, och wann a klenge Quantitéiten. Awer d'Nofro geet weider erop a well se a sou niddrege Konzentratioune optrieden, kënnen traditionell Methoden fir REEs extrahéieren ineffizient, ëmweltfrëndlech a schiedlech fir d'Gesondheet vun den Aarbechter sinn.

Elo, mat Finanzéierung vun der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) Environmental Microbes as a BioEngineering Resource (EMBER) Programm, entwéckelen San Diego State University Fuerscher fortgeschratt Extraktiounsmethoden mam Zil fir d'heemlech Versuergung vun REEs ze stäerken.

"Mir probéieren eng nei Prozedur fir Erhuelung z'entwéckelen déi ëmweltfrëndlech a méi nohalteg ass", sot d'Biolog an Haaptenquêteur Marina Kalyuzhnaya.

Fir dëst ze maachen, wäerten d'Fuerscher d'natierlech Propensitéit vu Methan-konsuméierende Bakterien, déi an extremen Bedéngungen liewen, fir REEs aus der Ëmwelt opzehuelen.

"Si erfuerderen selten Äerdelementer fir eng vun de Schlëssel enzymatesch Reaktiounen an hire metabolesche Weeër ze maachen", sot Kalyuzhnaya.

REEs enthalen déi vill lanthanide Elementer vum periodeschen Dësch. An Zesummenaarbecht mat der University of California, Berkeley a Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), plangen d'SDSU Fuerscher d'biologesch Prozesser ëmgedréint ze maachen, déi d'Bakterien erlaben d'Metaller aus der Ëmwelt ze sammelen. Dëse Prozess ze verstoen wäert d'Schafung vun syntheteschen Designer Proteinen informéieren, déi mat héijer Spezifizitéit un verschidden Aarte vu Lanthaniden binden, laut Biochemiker John Love. D'PNNL Team wäert d'genetesch Determinante vun den extremophilen an REE accumuléierende Bakterien identifizéieren, an dann hir REE-Aufnahme charakteriséieren.

D'Team wäert dann d'Bakterien änneren fir d'metallbindende Proteinen op der Uewerfläch vun hiren Zellen ze produzéieren, sot Love.

REEs si relativ reichend an de Minnen, d'Offallprodukter vun e puer Metallerz, wéi Aluminium.

"Mine tailings sinn tatsächlech Offall, déi nach vill nëtzlech Materialien dran hunn," sot Kalyuzhnaya.

Fir d'REEs dobannen ze purifizéieren an ze sammelen, ginn dës Schlëmmer vu Waasser a zerquetschte Fielsen duerch e Biofilter gefouert, deen déi modifizéiert Bakterien enthält, wat et erlaabt datt d'Designerproteine ​​op der Uewerfläch vun de Bakterien selektiv un d'REEs binden. Wéi déi methan-lieweg Bakterien, déi als Schabloune gedéngt hunn, toleréieren déi verbessert Bakterien Extremer vun pH, Temperatur a Salinitéit, Bedéngungen, déi an de Mine tailings fonnt goufen.

D'Fuerscher kollaboréieren mat engem Industriepartner, Palo Alto Research Center (PARC), enger Xerox Firma, fir e porösen, sorbent Material ze bioprinten fir am Biofilter ze benotzen. Dës Bioprinting Technologie ass bëlleg a skalierbar a gëtt virgesinn fir bedeitend Erspuernisser ze resultéieren wann se breet op Mineral Erhuelung applizéiert ginn.

Nieft dem Testen an der Optimisatioun vum Biofilter muss d'Equipe och Methoden entwéckelen fir déi gereinegt Lanthaniden aus dem Biofilter selwer ze sammelen, esou den Ëmweltingenieur Christy Dykstra. D'Fuerscher hu sech mat enger Startup Firma, Phoenix Tailings, zesummegeschafft fir den Erhuelungsprozess ze testen an ze verfeineren.

Well d'Zil ass, e kommerziell liewensfäeg, awer ëmweltfrëndleche Prozess fir REEs z'entwéckelen, wäerten Dykstra a verschidde vun de Projetspartner d'Käschte vum System analyséieren am Verglach mat aneren Technologien fir d'Lanthaniden ze recuperéieren, awer och den Ëmweltimpakt.

"Mir erwaarden datt et vill Ëmweltvirdeeler a manner Energiekäschte géif hunn am Verglach zu deem wat am Moment benotzt gëtt", sot Dykstra. "E System wéi dëst wier méi e passive Biofiltratiounssystem, mat manner Energieinputen. An dann, theoretesch, manner Notzung vun wierklech ëmweltschiedlech Léisungsmëttelen an esou Saachen. Vill aktuell Prozesser wäerte wierklech haart an net ëmweltfrëndlech Léisungsmëttel benotzen.

Dykstra stellt och fest, datt well Bakterien sech selwer replizéieren, Mikrobe-baséiert Technologien sech selwer erneieren, "wa mir eng chemesch Method benotze géifen, mir misste kontinuéierlech méi a méi chemesch produzéieren."

"Och wann et e bësse méi kascht, awer et schued d'Ëmwelt net, dat wier Sënn," sot Kalyuzhnaya.

D'Zil vum DARPA-finanzéierte Projet ass de Beweis vum Konzept vun der bio-driven REE-Erhuelungstechnologie a véier Joer ze bidden, wat Kalyuzhnaya gesot huet eng strategesch Visioun an eng cross-disziplinär Ausbléck ze erfuerderen.

Si huet bäigefüügt datt de Projet SDSU Graduéierter Studenten d'Méiglechkeet gëtt un der multidisziplinärer Fuerschung deelzehuelen "a kucken wéi Konzepter vu just Iddien bis zum Pilotdemonstratioun wuessen kënnen."

---

Post Zäit: Apr-17-2023