sursa: Phys.org

Elementele de pământ rare din minereu sunt vitale pentru viața modernă, dar rafinarea lor după exploatare este costisitoare, dăunează mediului și are loc mai ales în străinătate.

Un nou studiu descrie o dovadă de principiu pentru proiectarea unei bacterii, Gluconobacter oxydans, care face un prim pas mare spre satisfacerea cererii vertiginoase de elemente de pământ rare într-un mod care se potrivește cu costul și eficiența metodelor tradiționale de extracție și rafinare termochimice și este suficient de curat pentru respectă standardele de mediu din SUA.

„Încercăm să găsim o metodă prietenoasă cu mediul, la temperatură joasă și la presiune scăzută pentru a scoate elementele pământurilor rare dintr-o rocă”, a spus Buz Barstow, autorul principal al lucrării și profesor asistent de inginerie biologică și de mediu la Universitatea Cornell.

Elementele - dintre care sunt 15 în tabelul periodic - sunt necesare pentru orice, de la computere, telefoane mobile, ecrane, microfoane, turbine eoliene, vehicule electrice și conductori până la radare, sonare, lumini LED și baterii reîncărcabile.

În timp ce SUA și-au rafinat odată propriile elemente de pământuri rare, această producție a încetat cu mai bine de cinci decenii în urmă. Acum, rafinarea acestor elemente are loc aproape în întregime în alte țări, în special în China.

„Majoritatea producției și extracției de elemente de pământ rare se află în mâinile națiunilor străine”, a spus co-autorul Esteban Gazel, profesor asociat de științe ale pământului și atmosferei la Cornell. „Deci, pentru securitatea țării noastre și a modului de viață, trebuie să ne întoarcem pe drumul cel bun pentru a controla această resursă”.

Pentru a satisface nevoile anuale ale SUA pentru elemente de pământ rare, ar fi necesare aproximativ 71,5 milioane de tone (~78,8 milioane de tone) de minereu brut pentru a extrage 10.000 de kilograme (~22.000 de lire) de elemente.

Metodele actuale se bazează pe dizolvarea rocii cu acid sulfuric fierbinte, urmată de utilizarea solvenților organici pentru a separa elementele individuale foarte asemănătoare unele de altele într-o soluție.

„Vrem să găsim o modalitate de a face un bug care să facă mai bine această treabă”, a spus Barstow.

G. oxydans este cunoscut pentru producerea unui acid numit biolixiviant care dizolvă roca; bacteria folosește acidul pentru a extrage fosfații din elementele pământurilor rare. Cercetătorii au început să manipuleze genele G. oxydans, astfel încât să extragă elementele mai eficient.

Pentru a face acest lucru, cercetătorii au folosit o tehnologie pe care Barstow a contribuit la dezvoltarea, numită Knockout Sudoku, care le-a permis să dezactiveze una câte una cele 2.733 de gene din genomul G. oxydans. Echipa a organizat mutanți, fiecare cu o anumită genă eliminată, astfel încât să poată identifica care gene joacă un rol în extragerea elementelor din rocă.

„Sunt incredibil de optimist”, a spus Gazel. „Avem un proces aici care va fi mai eficient decât orice a fost făcut înainte”.

Alexa Schmitz, cercetător postdoctoral în laboratorul lui Barstow, este primul autor al studiului, „Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction”, publicat în Nature Communications.

---

Ora postării: 19-11-2021