Fonte: NewsCenter

Elementos de terras raras(Rees) comolantânioeneodímiosão componentes essenciais da eletrônica moderna, de telefones celulares e painéis solares a satélites e veículos elétricos. Esses metais pesados ​​ocorrem ao nosso redor, embora em pequenas quantidades. Mas a demanda continua a subir e, porque ocorrem em concentrações tão baixas, os métodos tradicionais de extração de REEs podem ser ineficientes, poluindo ambientalmente e prejudiciais à saúde dos trabalhadores.

Agora, com financiamento da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA) Microbes ambientais como um programa de recursos de bioengenharia (Ember), os pesquisadores da Universidade Estadual de San Diego estão desenvolvendo métodos de extração avançada com o objetivo de aumentar a oferta doméstica de REEs.

"Estamos tentando desenvolver um novo procedimento para recuperação, ambientalmente amigável e mais sustentável", disse a bióloga e investigadora principal Marina Kalyuzhnaya.

Para fazer isso, os pesquisadores aproveitarão a propensão natural de bactérias que consomem metano que vivem em condições extremas para capturar Rees do meio ambiente.

"Eles exigem elementos de terras raras para fazer uma das principais reações enzimáticas em suas vias metabólicas", disse Kalyuzhnaya.

Os REEs incluem os muitos elementos de lantanídeo da tabela periódica. Em colaboração com a Universidade da Califórnia, Berkeley e o Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico (PNNL), os pesquisadores da SDSU planejam reverter os processos biológicos que permitem que as bactérias colham os metais do meio ambiente. Compreender esse processo informará a criação de proteínas de designers sintéticos que se ligam com alta especificidade a diferentes tipos de lantanídeos, de acordo com o bioquímico John Love. A equipe da PNNL identificará os determinantes genéticos das bactérias extremofílicas e de ree que acumulam e depois caracterizará sua captação de REE.

A equipe modificará as bactérias para produzir as proteínas de ligação a metal na superfície de suas células, disse Love.

Os REEs são relativamente abundantes em rejeitos de minas, os resíduos de alguns minérios de metal, como o alumínio.

"Na verdade, os rejeitos de minas são desperdiçados, que ainda têm muitos materiais úteis", disse Kalyuzhnaya.

Para purificar e coletar os REEs dentro, essas lamas de água e rochas trituradas serão executadas através de um biofiltro contendo as bactérias modificadas, permitindo que as proteínas do designer na superfície das bactérias se ligassem seletivamente aos REEs. Como as bactérias que amam o metano que serviram como seus modelos, as bactérias melhoradas toleram extremos de pH, temperatura e salinidade, as condições encontradas nas rejeitos das minas.

Os pesquisadores colaborarão com um parceiro do setor, Palo Alto Research Center (PARC), uma empresa da Xerox, para bioprinha um material poroso e sorvente para uso no biofiltro. Essa tecnologia de bioprinting é de baixo custo e escalável e é projetada para resultar em economia significativa quando aplicada amplamente à recuperação mineral.

Além de testar e otimizar o biofiltro, a equipe também terá que desenvolver métodos para coletar os lantanídeos purificados do próprio biofiltro, de acordo com o engenheiro ambiental Christy Dykstra. Os pesquisadores se uniram a uma empresa de startups, Phoenix Readings, para testar e refinar o processo de recuperação.

Como o objetivo é desenvolver um processo comercialmente viável, mas ambientalmente amigável, para extrair REEs, a Dykstra e vários parceiros do projeto analisarão os custos do sistema em comparação com outras tecnologias para a recuperação de lantanídeos, mas também o impacto ambiental.

"Prevemos que teria muitos benefícios ambiental e custos de energia em comparação com o que é usado atualmente", disse Dykstra. “Um sistema como esse seria mais um sistema de biofiltração passivo, com menos insumos de energia. E então, teoricamente, menos uso de solventes realmente nocivos e coisas assim. Muitos processos atuais usarão solventes realmente severos e não ambientalmente amigáveis. ”

A Dykstra também observa que, como as bactérias se replicam, as tecnologias à base de micróbios são auto-renovadas, "enquanto que se usássemos um método químico, teríamos que produzir continuamente cada vez mais produtos químicos".

"Mesmo que custe um pouco mais, mas não prejudica o meio ambiente, isso faria sentido", disse Kalyuzhnaya.

O objetivo do projeto financiado pelo DARPA é fornecer prova de conceito da tecnologia de recuperação de ree biológica em quatro anos, o que Kalyuzhnaya disse que exigirá uma visão estratégica e uma perspectiva interdisciplinar.

Ela acrescentou que o projeto fornecerá aos estudantes de pós -graduação da SDSU a oportunidade de participar de pesquisas multidisciplinares "e ver como os conceitos podem crescer a partir de apenas idéias para pilotar a demonstração".

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Horário de postagem: 17 de abril-2023