Бактерии могут сыграть ключевую роль в устойчивой добыче редкоземельных металлов
источник: Phys.orgРедкоземельные элементы из руды жизненно важны для современной жизни, но их переработка после добычи обходится дорого, наносит вред окружающей среде и в основном происходит за границей.Новое исследование описывает подтверждение принципа разработки бактерии Gluconobacter oxydans, которая делает большой первый шаг к удовлетворению стремительно растущего спроса на редкоземельные элементы таким образом, который соответствует стоимости и эффективности традиционных методов термохимической экстракции и очистки и достаточно чист, чтобы соответствуют экологическим стандартам США.«Мы пытаемся придумать экологически чистый, низкотемпературный и низкий метод извлечения редкоземельных элементов из горной породы», — сказал Баз Барстоу, старший автор статьи и доцент кафедры биологической и экологической инженерии в Университете. Корнелльский университет.Элементы, которых в таблице Менделеева 15, необходимы для всего: от компьютеров, сотовых телефонов, экранов, микрофонов, ветряных турбин, электромобилей и проводников до радаров, гидролокаторов, светодиодных фонарей и аккумуляторных батарей.Хотя США когда-то перерабатывали свои собственные редкоземельные элементы, это производство прекратилось более пяти десятилетий назад. Сейчас доработка этих элементов почти полностью происходит в других странах, в частности в Китае.«Большая часть производства и добычи редкоземельных элементов находится в руках иностранных государств», — сказал соавтор Эстебан Газель, доцент кафедры наук о Земле и атмосфере в Корнелле. «Поэтому для безопасности нашей страны и образа жизни нам необходимо вернуться на путь контроля над этим ресурсом».Чтобы удовлетворить ежегодные потребности США в редкоземельных элементах, потребуется примерно 71,5 миллиона тонн (~ 78,8 миллиона тонн) сырой руды для извлечения 10 000 килограммов (~ 22 000 фунтов) элементов.Современные методы основаны на растворении горной породы горячей серной кислотой с последующим использованием органических растворителей для отделения очень похожих отдельных элементов друг от друга в растворе.«Мы хотим найти способ создать ошибку, которая будет лучше выполнять эту работу», — сказал Барстоу.G. oxydans известен тем, что производит кислоту, называемую биолизивиантом, которая растворяет горные породы; бактерии используют кислоту для извлечения фосфатов из редкоземельных элементов. Исследователи начали манипулировать генами G. oxydans, чтобы он более эффективно извлекал элементы.Для этого исследователи использовали технологию, которую помог разработать Барстоу, под названием Knockout Sudoku, которая позволила им отключать 2733 гена в геноме G. oxydans один за другим. Команда курировала мутантов, у каждого из которых был отключен определенный ген, чтобы они могли определить, какие гены играют роль в извлечении элементов из камня.«Я невероятно оптимистична», — сказала Газель. «У нас есть процесс, который будет более эффективным, чем все, что делалось раньше».Алекса Шмитц, научный сотрудник лаборатории Барстоу, является первым автором исследования «Коллекция нокаутов Gluconobacter oxydans обнаружила улучшенное извлечение редкоземельных элементов», опубликованного в журнале Nature Communications.
