स्रोत: न्यूजसेंटर

दुर्मिळ पृथ्वी घटक(REEs) सारखेलॅन्थेनमआणिneodymiumसेल फोन आणि सौर पॅनेलपासून ते उपग्रह आणि इलेक्ट्रिक वाहनांपर्यंत आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्सचे आवश्यक घटक आहेत. हे जड धातू आपल्या आजूबाजूला आढळतात, जरी कमी प्रमाणात. परंतु मागणी वाढतच चालली आहे आणि ती इतक्या कमी सांद्रतेमध्ये होत असल्याने, REE काढण्याच्या पारंपारिक पद्धती अकार्यक्षम, पर्यावरणास प्रदूषित आणि कामगारांच्या आरोग्यासाठी हानिकारक असू शकतात.

आता, डिफेन्स ॲडव्हान्स्ड रिसर्च प्रोजेक्ट एजन्सी (DARPA) पर्यावरण सूक्ष्मजीव कडून बायोइंजिनियरिंग रिसोर्स (EMBER) प्रोग्राम म्हणून निधीसह, सॅन दिएगो स्टेट युनिव्हर्सिटीचे संशोधक REE च्या देशांतर्गत पुरवठ्याला चालना देण्याच्या उद्देशाने प्रगत काढण्याच्या पद्धती विकसित करत आहेत.

"आम्ही पुनर्प्राप्तीसाठी एक नवीन प्रक्रिया विकसित करण्याचा प्रयत्न करीत आहोत जी पर्यावरणास अनुकूल आणि अधिक टिकाऊ आहे," जीवशास्त्रज्ञ आणि मुख्य अन्वेषक मरीना कल्युझ्नाया यांनी सांगितले.

हे करण्यासाठी, संशोधक पर्यावरणातून आरईई कॅप्चर करण्यासाठी अत्यंत परिस्थितीत राहणाऱ्या मिथेन-उपभोग करणाऱ्या जीवाणूंच्या नैसर्गिक प्रवृत्तीचा वापर करतील.

"त्यांच्या चयापचय मार्गांमध्ये मुख्य एन्झाइमॅटिक प्रतिक्रियांपैकी एक करण्यासाठी त्यांना दुर्मिळ पृथ्वीच्या घटकांची आवश्यकता असते," कल्युझ्नाया म्हणाले.

REE मध्ये नियतकालिक सारणीतील अनेक लॅन्थानाइड घटकांचा समावेश आहे. कॅलिफोर्निया विद्यापीठ, बर्कले आणि पॅसिफिक नॉर्थवेस्ट नॅशनल लॅबोरेटरी (PNNL) च्या सहकार्याने, SDSU संशोधकांनी जीवाणूंना पर्यावरणातील धातू काढण्याची परवानगी देणाऱ्या जैविक प्रक्रियांना उलट अभियंता करण्याची योजना आखली आहे. बायोकेमिस्ट जॉन लव्ह यांच्या म्हणण्यानुसार ही प्रक्रिया समजून घेतल्याने सिंथेटिक डिझायनर प्रथिने तयार होण्याची माहिती मिळेल जी उच्च विशिष्टतेसह विविध प्रकारच्या लॅन्थॅनाइड्सशी जोडतात. PNNL ची टीम एक्स्ट्रेमोफिलिक आणि REE जमा करणाऱ्या बॅक्टेरियाचे अनुवांशिक निर्धारक ओळखेल आणि नंतर त्यांच्या REE अपटेकचे वैशिष्ट्य दर्शवेल.

टीम नंतर त्यांच्या पेशींच्या पृष्ठभागावर मेटल-बाइंडिंग प्रथिने तयार करण्यासाठी जीवाणू सुधारित करेल, लव्ह म्हणाले.

आरईई खाणीच्या शेपटींमध्ये, काही धातूच्या धातूंच्या टाकाऊ उत्पादनांमध्ये, जसे की ॲल्युमिनियममध्ये मुबलक प्रमाणात असतात.

“माइन टेलिंग्स खरं तर कचरा आहेत ज्यात अजूनही भरपूर उपयुक्त साहित्य आहे,” कल्युझ्नाया म्हणाले.

आरईई शुद्ध करण्यासाठी आणि गोळा करण्यासाठी, या पाण्याचे स्लरी आणि ठेचलेले खडक सुधारित जीवाणू असलेल्या बायोफिल्टरद्वारे चालवले जातील, ज्यामुळे बॅक्टेरियाच्या पृष्ठभागावरील डिझायनर प्रथिने निवडकपणे REE ला जोडू शकतील. मिथेन-प्रेमळ जीवाणूंप्रमाणे जे त्यांचे टेम्प्लेट म्हणून काम करतात, सुधारित जीवाणू पीएच, तापमान आणि खारटपणा, खाणीच्या शेपटीत आढळणारी परिस्थिती सहन करतील.

बायोफिल्टरमध्ये वापरण्यासाठी सच्छिद्र, सॉर्बेंट सामग्रीचे बायोप्रिंट करण्यासाठी संशोधक उद्योग भागीदार, पालो अल्टो रिसर्च सेंटर (PARC) या झेरॉक्स कंपनीशी सहयोग करतील. हे बायोप्रिंटिंग तंत्रज्ञान कमी किमतीचे आणि स्केलेबल आहे आणि खनिज पुनर्प्राप्तीसाठी व्यापकपणे लागू केल्यावर लक्षणीय बचत होईल असा अंदाज आहे.

पर्यावरण अभियंता क्रिस्टी डायक्स्ट्रा यांच्या म्हणण्यानुसार, बायोफिल्टरची चाचणी आणि ऑप्टिमाइझ करण्याव्यतिरिक्त, टीमला बायोफिल्टरमधूनच शुद्ध केलेले लॅन्थानाइड्स गोळा करण्याच्या पद्धती विकसित कराव्या लागतील. संशोधकांनी पुनर्प्राप्ती प्रक्रियेची चाचणी आणि परिष्कृत करण्यासाठी फिनिक्स टेलिंग्ज या स्टार्टअप कंपनीशी हातमिळवणी केली आहे.

कारण REE काढण्यासाठी व्यावसायिकदृष्ट्या व्यवहार्य परंतु पर्यावरणास अनुकूल प्रक्रिया विकसित करणे हे उद्दिष्ट आहे, Dykstra आणि प्रकल्पातील अनेक भागीदार लॅन्थॅनाइड्स पुनर्प्राप्त करण्याच्या इतर तंत्रज्ञानाच्या तुलनेत प्रणालीच्या खर्चाचे विश्लेषण करतील, परंतु पर्यावरणीय परिणामांचे देखील विश्लेषण करतील.

"आम्हाला अंदाज आहे की याचा पर्यावरणीयदृष्ट्या खूप फायदा होईल आणि सध्या वापरल्या जाणाऱ्या ऊर्जा खर्चाच्या तुलनेत कमी होईल," डायक्स्ट्रा म्हणाले. “यासारखी प्रणाली कमी ऊर्जा इनपुटसह निष्क्रिय बायोफिल्ट्रेशन प्रणाली असेल. आणि मग, सैद्धांतिकदृष्ट्या, खरोखर पर्यावरणास हानिकारक सॉल्व्हेंट्स आणि त्यासारख्या गोष्टींचा कमी वापर. बऱ्याच वर्तमान प्रक्रिया खरोखर कठोर आणि पर्यावरणास अनुकूल नसलेल्या सॉल्व्हेंट्स वापरतील.

डायक्स्ट्रा हे देखील नमूद करतात की जीवाणू स्वतःची प्रतिकृती बनवतात, सूक्ष्मजीव-आधारित तंत्रज्ञान स्वयं-नूतनीकरण करत आहेत, "जर आपण रासायनिक पद्धत वापरत असू, तर आपल्याला सतत अधिकाधिक रासायनिक उत्पादन करावे लागेल."

कल्युझ्नाया म्हणाले, “जरी त्याची किंमत थोडी जास्त असेल, पण त्यामुळे पर्यावरणाला हानी पोहोचत नाही, तर त्याचा अर्थ होईल.”

DARPA-अनुदानित प्रकल्पाचे उद्दिष्ट चार वर्षांत जैव-चालित REE-रिकव्हरी तंत्रज्ञानाचा पुरावा-संकल्पना प्रदान करणे आहे, ज्यासाठी कल्युझ्नाया म्हणाले की एक धोरणात्मक दृष्टी आणि क्रॉस-डिसिप्लिनरी दृष्टीकोन आवश्यक आहे.

तिने जोडले की हा प्रकल्प SDSU पदवीधर विद्यार्थ्यांना बहुविद्याशाखीय संशोधनात भाग घेण्याची संधी देईल "आणि केवळ कल्पनांपासून प्रायोगिक प्रात्यक्षिकापर्यंत संकल्पना कशा विकसित होऊ शकतात ते पहा."

---

पोस्ट वेळ: एप्रिल-17-2023