šaltinis: Phys.org

Retųjų žemių elementai iš rūdos yra gyvybiškai svarbūs šiuolaikiniam gyvenimui, tačiau jų gryninimas po kasybos yra brangus, kenkia aplinkai ir dažniausiai pasitaiko užsienyje.

Naujame tyrime aprašomas bakterijos Gluconobacter oxydans kūrimo principo įrodymas, kuris žengia didelį pirmąjį žingsnį siekiant patenkinti sparčiai didėjantį retųjų žemių elementų poreikį taip, kad atitiktų tradicinių termocheminių ekstrahavimo ir tobulinimo metodų sąnaudas ir efektyvumą bei būtų pakankamai švarus, kad atitinka JAV aplinkosaugos standartus.

„Stengiamės sukurti aplinkai nekenksmingą, žemos temperatūros ir žemo slėgio metodą retųjų žemių elementams iš uolos išimti“, – sakė Buzas Barstow, vyresnysis šio straipsnio autorius ir biologijos ir aplinkos inžinerijos docentas. Kornelio universitetas.

Elementai, kurių periodinėje lentelėje yra 15, yra būtini viskam: nuo kompiuterių, mobiliųjų telefonų, ekranų, mikrofonų, vėjo turbinų, elektrinių transporto priemonių ir laidininkų iki radarų, sonarų, LED lempučių ir įkraunamų baterijų.

Nors JAV kadaise rafinavo savo retųjų žemių elementus, ši gamyba buvo sustabdyta daugiau nei prieš penkis dešimtmečius. Dabar šie elementai beveik visiškai tobulinami kitose šalyse, ypač Kinijoje.

„Didžioji dalis retųjų žemių elementų gamybos ir gavybos yra užsienio šalių rankose“, – sakė bendraautorius Estebanas Gazelis, Kornelio žemės ir atmosferos mokslų docentas. „Taigi, siekdami užtikrinti mūsų šalies saugumą ir gyvenimo būdą, turime grįžti prie šių išteklių kontrolės.

Norint patenkinti JAV metinius retųjų žemių elementų poreikius, norint išgauti 10 000 kilogramų (~ 22 000 svarų) elementų, reikėtų maždaug 71,5 milijono tonų (~ 78,8 milijono tonų) neapdorotos rūdos.

Dabartiniai metodai remiasi uolienų ištirpinimu karšta sieros rūgštimi, o po to naudojant organinius tirpiklius, kad tirpale būtų atskirti labai panašūs atskiri elementai.

„Norime išsiaiškinti būdą, kaip padaryti klaidą, kuri tą darbą atlieka geriau“, – sakė Barstow.

G. oxydans yra žinomas dėl to, kad gamina rūgštį, vadinamą bioliksiviatu, kuri tirpdo uolieną; bakterijos naudoja rūgštį, kad ištrauktų fosfatus iš retųjų žemių elementų. Tyrėjai pradėjo manipuliuoti G. oxydans genais, kad jis efektyviau išgautų elementus.

Norėdami tai padaryti, mokslininkai panaudojo technologiją, kurią padėjo sukurti Barstow, vadinamą Knockout Sudoku, kuri leido jiems vieną po kito išjungti 2733 genus G. oxydans genome. Komanda kuravo mutantus, kurių kiekvienas išmušė tam tikrą geną, kad galėtų nustatyti, kurie genai atlieka vaidmenį išimant elementus iš uolienos.

„Esu nepaprastai optimistiškas“, – sakė Gazel. „Turime procesą, kuris bus efektyvesnis nei bet kas, kas buvo atlikta anksčiau.

Alexa Schmitz, Barstow laboratorijos doktorantė, yra pirmoji tyrimo „Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction“, paskelbto „Nature Communications“, autorė.

---

Paskelbimo laikas: 2021-11-19