Kilde: Phys.org

Sjeldne jordelementer fra malm er avgjørende for det moderne liv, men foredling av dem etter gruvedrift er kostbart, skader miljøet og forekommer stort sett i utlandet.

En ny studie beskriver et bevis på prinsippet for å konstruere en bakterie, Gluconobacter Oxydans, som tar et stort første skritt mot å møte skyrocketing sjeldent jordelement etterspørsel på en måte som samsvarer med kostnadene og effektiviteten til tradisjonell termokjemisk ekstraksjon og foredlingsmetoder og er rene nok til å oppfylle amerikanske miljøstandarder.

"Vi prøver å komme med en miljøvennlig, lavt temperatur, lavtrykksmetode for å få sjeldne jordelementer ut av en stein," sa Buz Barstow, papirets seniorforfatter og assistentprofessor i biologisk og miljøteknikk ved Cornell University.

Elementene - som det er 15 i det periodiske bordet - er nødvendige for alt fra datamaskiner, mobiltelefoner, skjermer, mikrofoner, vindturbiner, elektriske kjøretøyer og ledere til radarer, ekkolodd, LED -lys og oppladbare batterier.

Mens USA en gang foredlet sine egne sjeldne jordelementer, stoppet den produksjonen for mer enn fem tiår siden. Nå foregår foredling av disse elementene nesten utelukkende i andre land, særlig Kina.

"Flertallet av produksjon og utvinning av sjeldne jordarter er i hendene på utenlandske nasjoner," sa medforfatter Esteban Gazel, førsteamanuensis i jord og atmosfæriske vitenskaper ved Cornell. "Så for sikkerheten i vårt land og livsstil, må vi komme tilbake på sporet for å kontrollere den ressursen."

For å imøtekomme oss årlige behov for sjeldne jordelementer, ville omtrent 71,5 millioner tonn (~ 78,8 millioner tonn) rå malm være pålagt å trekke ut 10.000 kilo elementer (~ 22.000 pund).

Nåværende metoder er avhengige av å løse opp berg med varm svovelsyre, etterfulgt av bruk av organiske løsningsmidler for å skille veldig like individuelle elementer fra hverandre i en løsning.

"Vi vil finne ut en måte å lage en feil som gjør den jobben bedre," sa Barstow.

G. oxydans er kjent for å lage en syre som kalles biolixiviant som løser opp stein; Bakteriene bruker syren for å trekke fosfater fra sjeldne jordelementer. Forskerne har begynt å manipulere G. oxydans gener, slik at det trekker ut elementene mer effektivt.

For å gjøre det brukte forskerne en teknologi som Barstow hjalp til med å utvikle seg, kalt Knockout Sudoku, som tillot dem å deaktivere de 2 733 genene i G. oxydans 'genom en etter en. Teamets kuraterte mutanter, hver med et spesifikt gen slått ut, slik at de kunne identifisere hvilke gener som spiller roller i å få elementer ut av rock.

"Jeg er utrolig optimistisk," sa Gazel. "Vi har en prosess her som kommer til å være mer effektiv enn noe som ble gjort før."

Alexa Schmitz, en postdoktorisk forsker i Barstows laboratorium, er første forfatter av studien, "Gluconobacter Oxydans Knockout Collection finner forbedret ekstraksjon av sjeldent jordelement," publisert i Nature Communications.

---

Post Time: Nov-19-2021