sumber: Phys.org

Unsur nadir bumi daripada bijih adalah penting untuk kehidupan moden tetapi menapisnya selepas melombong memerlukan kos yang tinggi, merosakkan alam sekitar dan kebanyakannya berlaku di luar negara.

Satu kajian baharu menerangkan bukti prinsip untuk kejuruteraan bakteria, Gluconobacter oxydans, yang mengambil langkah pertama yang besar ke arah memenuhi permintaan unsur nadir bumi yang meroket dengan cara yang sepadan dengan kos dan kecekapan kaedah pengekstrakan dan penghalusan termokimia tradisional serta cukup bersih untuk memenuhi piawaian alam sekitar AS.

"Kami cuba menghasilkan kaedah mesra alam, suhu rendah, tekanan rendah untuk mengeluarkan unsur nadir bumi daripada batu," kata Buz Barstow, pengarang kanan kertas itu dan penolong profesor kejuruteraan biologi dan alam sekitar di Universiti Cornell.

Unsur-unsur yang terdapat 15 dalam jadual berkala-adalah diperlukan untuk segala-galanya daripada komputer, telefon bimbit, skrin, mikrofon, turbin angin, kenderaan elektrik dan konduktor kepada radar, sonar, lampu LED dan bateri boleh dicas semula.

Walaupun AS pernah memperhalusi unsur nadir buminya sendiri, pengeluaran itu terhenti lebih lima dekad yang lalu. Kini, penghalusan unsur-unsur ini berlaku hampir keseluruhannya di negara lain, terutamanya China.

"Majoriti pengeluaran dan pengekstrakan unsur nadir bumi berada di tangan negara asing," kata pengarang bersama Esteban Gazel, profesor madya sains bumi dan atmosfera di Cornell. "Jadi demi keselamatan negara dan cara hidup kita, kita perlu kembali ke landasan untuk mengawal sumber itu."

Untuk memenuhi keperluan tahunan AS bagi unsur nadir bumi, kira-kira 71.5 juta tan (~78.8 juta tan) bijih mentah diperlukan untuk mengekstrak 10,000 kilogram (~22,000 paun) unsur.

Kaedah semasa bergantung pada pelarutan batu dengan asid sulfurik panas, diikuti dengan menggunakan pelarut organik untuk memisahkan unsur-unsur individu yang hampir sama antara satu sama lain dalam larutan.

"Kami mahu memikirkan cara untuk membuat pepijat yang melakukan kerja itu dengan lebih baik, " kata Barstow.

G. oxydans dikenali kerana menghasilkan asid yang dipanggil biolixivian yang melarutkan batu; bakteria menggunakan asid untuk menarik fosfat daripada unsur nadir bumi. Para penyelidik telah mula memanipulasi gen G. oxydans supaya ia mengekstrak unsur-unsur dengan lebih cekap.

Untuk berbuat demikian, para penyelidik menggunakan teknologi yang dibantu oleh Barstow, dipanggil Kalah Mati Sudoku, yang membolehkan mereka melumpuhkan 2,733 gen dalam genom G. oxydans satu demi satu. Pasukan memilih mutan, masing-masing dengan gen tertentu yang tersingkir, supaya mereka dapat mengenal pasti gen yang memainkan peranan dalam mengeluarkan unsur-unsur daripada batu.

"Saya sangat optimistik," kata Gazel. "Kami mempunyai proses di sini yang akan menjadi lebih cekap daripada apa-apa yang dilakukan sebelum ini."

Alexa Schmitz, seorang penyelidik pasca doktoral di makmal Barstow, adalah pengarang pertama kajian itu, "Koleksi Kalah Mati Gluconobacter oxydans Menemui Pengekstrakan Unsur Nadir Bumi yang Diperbaiki," yang diterbitkan dalam Nature Communications.

---

Masa siaran: Nov-19-2021