Baktérie môžu byť kľúčom k trvalo udržateľnej ťažbe vzácnych zemín
zdroj: Phys.orgPrvky vzácnych zemín z rudy sú životne dôležité pre moderný život, ale ich rafinácia po ťažbe je nákladná, poškodzuje životné prostredie a vyskytuje sa väčšinou v zahraničí.Nová štúdia popisuje dôkaz princípu inžinierstva baktérie Gluconobacter oxydans, ktorá robí prvý veľký krok k uspokojeniu raketovo rastúceho dopytu po prvkoch vzácnych zemín spôsobom, ktorý zodpovedá nákladom a účinnosti tradičných termochemických metód extrakcie a rafinácie a je dostatočne čistý na to, aby spĺňajú environmentálne normy USA."Snažíme sa prísť s ekologicky šetrnou, nízkoteplotnou a nízkotlakovou metódou na získavanie prvkov vzácnych zemín z horniny," povedal Buz Barstow, hlavný autor článku a odborný asistent biologického a environmentálneho inžinierstva na Cornell University.Prvky, ktorých je v periodickej tabuľke 15, sú potrebné pre všetko od počítačov, mobilných telefónov, obrazoviek, mikrofónov, veterných turbín, elektrických vozidiel a vodičov až po radary, sonary, LED svetlá a nabíjateľné batérie.Zatiaľ čo USA kedysi rafinovali svoje vlastné prvky vzácnych zemín, táto výroba sa zastavila pred viac ako piatimi desaťročiami. Zdokonaľovanie týchto prvkov prebieha takmer výlučne v iných krajinách, najmä v Číne."Väčšina produkcie a ťažby prvkov vzácnych zemín je v rukách cudzích národov," povedal spoluautor Esteban Gazel, docent zemských a atmosférických vied na Cornell. "Takže pre bezpečnosť našej krajiny a spôsobu života sa musíme vrátiť na cestu kontroly tohto zdroja."Na uspokojenie ročnej potreby USA pre prvky vzácnych zemín by bolo potrebných približne 71,5 milióna ton (~78,8 milióna ton) surovej rudy na vyťaženie 10 000 kilogramov (~ 22 000 libier) prvkov.Súčasné metódy sa spoliehajú na rozpustenie horniny horúcou kyselinou sírovou, po ktorom nasleduje použitie organických rozpúšťadiel na oddelenie veľmi podobných jednotlivých prvkov od seba v roztoku."Chceme prísť na spôsob, ako vytvoriť chybu, ktorá túto prácu zvládne lepšie," povedal Barstow.G. oxydans je známy tým, že vyrába kyselinu nazývanú biolixiviant, ktorá rozpúšťa horninu; baktérie používajú kyselinu na vytiahnutie fosfátov z prvkov vzácnych zemín. Výskumníci začali manipulovať s génmi G. oxydans tak, aby extrahoval prvky efektívnejšie.Vedci na to použili technológiu, ktorú Barstow pomohol vyvinúť, nazvanú Knockout Sudoku, ktorá im umožnila deaktivovať 2 733 génov v genóme G. oxydans jeden po druhom. Tím pripravil mutantov, z ktorých každý mal vyradený špecifický gén, aby mohli identifikovať, ktoré gény zohrávajú úlohu pri získavaní prvkov z horniny."Som neuveriteľne optimistický," povedal Gazel. "Máme tu proces, ktorý bude efektívnejší ako čokoľvek, čo bolo urobené predtým."Alexa Schmitz, postdoktorandský výskumník v Barstowovom laboratóriu, je prvým autorom štúdie „Gluconobacter oxydans Knockout Collection nachádza vylepšenú extrakciu prvkov vzácnych zemín“, publikovanej v Nature Communications.
