Bacteriën kunnen de sleutel zijn tot de duurzame winning van zeldzame aardmetalen
bron:Phys.orgZeldzame aardelementen uit erts zijn essentieel voor het moderne leven, maar het raffineren ervan na de mijnbouw is kostbaar, schaadt het milieu en vindt vooral in het buitenland plaats.Een nieuwe studie beschrijft een proof-of-principle voor het ontwikkelen van een bacterie, Gluconobacter oxydans, die een grote eerste stap zet in de richting van het voldoen aan de torenhoge vraag naar zeldzame aardmetalen op een manier die overeenkomt met de kosten en efficiëntie van traditionele thermochemische extractie- en verfijningsmethoden en schoon genoeg is om voldoen aan de Amerikaanse milieunormen."We proberen een milieuvriendelijke, lage temperatuur en lage druk-methode te bedenken om zeldzame aardelementen uit een gesteente te halen", zegt Buz Barstow, senior auteur van het artikel en assistent-professor biologische en milieutechniek bij Cornell Universiteit.De elementen – waarvan er vijftien in het periodiek systeem staan – zijn nodig voor alles, van computers, mobiele telefoons, schermen, microfoons, windturbines, elektrische voertuigen en geleiders tot radars, sonars, LED-verlichting en oplaadbare batterijen.Terwijl de VS ooit hun eigen zeldzame aardmetalen verfijnden, stopte die productie meer dan vijftig jaar geleden. Nu vindt de verfijning van deze elementen vrijwel geheel plaats in andere landen, met name in China."Het grootste deel van de productie en winning van zeldzame aardmetalen is in handen van buitenlandse naties", zegt co-auteur Esteban Gazel, universitair hoofddocent aard- en atmosferische wetenschappen aan Cornell. “Dus voor de veiligheid van ons land en onze manier van leven moeten we weer op het goede spoor komen om die hulpbron onder controle te krijgen.”Om aan de jaarlijkse Amerikaanse behoefte aan zeldzame aardmetalen te voldoen, zou ongeveer 71,5 miljoen ton (~78,8 miljoen ton) ruw erts nodig zijn om 10.000 kilogram (~22.000 pond) aan elementen te winnen.De huidige methoden zijn gebaseerd op het oplossen van gesteente met heet zwavelzuur, gevolgd door het gebruik van organische oplosmiddelen om zeer vergelijkbare individuele elementen in een oplossing van elkaar te scheiden."We willen een manier bedenken om een bug te maken die dat werk beter doet", zei Barstow.G. oxydans staat bekend om het maken van een zuur genaamd biolixiviant dat gesteente oplost; de bacterie gebruikt het zuur om fosfaten uit zeldzame aardelementen te halen. De onderzoekers zijn begonnen de genen van G. oxydans te manipuleren, zodat deze de elementen efficiënter kunnen extraheren.Om dit te doen, gebruikten de onderzoekers een technologie die Barstow hielp ontwikkelen, genaamd Knockout Sudoku, waarmee ze de 2.733 genen in het genoom van G. oxydans één voor één konden uitschakelen. Het team stelde mutanten samen, elk met een specifiek gen uitgeschakeld, zodat ze konden identificeren welke genen een rol spelen bij het verkrijgen van elementen uit de rots."Ik ben ongelooflijk optimistisch", zei Gazel. "We hebben hier een proces dat efficiënter zal zijn dan alles wat eerder is gedaan."Alexa Schmitz, een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Barstow, is de eerste auteur van de studie "Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Enhanced Rare Earth Element Extraction", gepubliceerd in Nature Communications.
