burimi:newscenter

Elemente të rralla të tokës(REE) silantanidheneodymiumjanë komponentë thelbësorë të elektronikës moderne, nga telefonat celularë dhe panelet diellore te satelitët dhe automjetet elektrike. Këto metale të rënda ndodhen kudo rreth nesh, megjithëse në sasi të vogla. Por kërkesa vazhdon të rritet dhe për shkak se ato ndodhin në përqendrime kaq të ulëta, metodat tradicionale të nxjerrjes së REE mund të jenë joefikase, ndotëse mjedisore dhe të dëmshme për shëndetin e punëtorëve.

Tani, me financimin e mikrobeve mjedisore nga Agjencia e Projekteve të Avancuara të Kërkimit të Mbrojtjes (DARPA) si një program i Burimeve BioInxhinierike (EMBER), studiuesit e Universitetit Shtetëror të San Diegos po zhvillojnë metoda të avancuara të nxjerrjes me synimin për të rritur furnizimin e brendshëm të REE.

"Ne po përpiqemi të zhvillojmë një procedurë të re për rikuperimin e cila është miqësore me mjedisin dhe më e qëndrueshme," tha biologia dhe hetuesja kryesore Marina Kalyuzhnaya.

Për ta bërë këtë, studiuesit do të shfrytëzojnë prirjen natyrore të baktereve që konsumojnë metan që jetojnë në kushte ekstreme për të kapur REE nga mjedisi.

"Ata kërkojnë elemente të rralla të tokës për të bërë një nga reaksionet kryesore enzimatike në rrugët e tyre metabolike," tha Kalyuzhnaya.

REE-të përfshijnë shumë elementë lantanide të tabelës periodike. Në bashkëpunim me Universitetin e Kalifornisë, Berkeley dhe Laboratorin Kombëtar të Paqësorit Veriperëndimor (PNNL), kërkuesit e SDSU planifikojnë të ndryshojnë inxhinierinë e proceseve biologjike që lejojnë bakteret të mbledhin metalet nga mjedisi. Kuptimi i këtij procesi do të informojë krijimin e proteinave sintetike të dizajnuara që lidhen me specifikë të lartë me lloje të ndryshme të lantanideve, sipas biokimikut John Love. Ekipi i PNNL do të identifikojë përcaktuesit gjenetikë të baktereve ekstremofilike dhe akumuluese REE dhe më pas do të karakterizojë marrjen e tyre REE.

Ekipi më pas do të modifikojë bakteret për të prodhuar proteinat që lidhin metalin në sipërfaqen e qelizave të tyre, tha Love.

REE janë relativisht të bollshme në mbetjet e minierave, mbetjet e produkteve të disa xeheroreve metalike, si alumini.

“Sterilet e minierave janë në fakt mbetje të cilat ende kanë shumë materiale të dobishme në të”, tha Kalyuzhnaya.

Për të pastruar dhe mbledhur REE-të brenda, këto llum uji dhe shkëmbinjsh të grimcuar do të kalojnë përmes një biofiltri që përmban bakteret e modifikuara, duke lejuar që proteinat e projektuara në sipërfaqen e baktereve të lidhen në mënyrë selektive me REE-të. Ashtu si bakteret që duan metanin që shërbyen si shabllone të tyre, bakteret e përmirësuara do të tolerojnë ekstremet e pH, temperaturës dhe kripësisë, kushte që gjenden në mbetjet e minierës.

Studiuesit do të bashkëpunojnë me një partner të industrisë, Qendrën Kërkimore Palo Alto (PARC), një kompani Xerox, për të bioprintuar një material poroz, sorbent për përdorim në biofilter. Kjo teknologji bioprintimi është me kosto të ulët dhe të shkallëzueshme dhe parashikohet të rezultojë në kursime të konsiderueshme kur zbatohet gjerësisht në rikuperimin e mineraleve.

Përveç testimit dhe optimizimit të biofilterit, ekipi do të duhet të zhvillojë gjithashtu metoda për mbledhjen e lantanideve të pastruar nga vetë biofiltri, sipas inxhinierit mjedisor Christy Dykstra. Studiuesit janë bashkuar me një kompani fillestare, Phoenix Tailings, për të testuar dhe përmirësuar procesin e rikuperimit.

Për shkak se qëllimi është zhvillimi i një procesi komercialisht të zbatueshëm, por miqësor ndaj mjedisit për nxjerrjen e REE, Dykstra dhe disa nga partnerët e projektit do të analizojnë kostot e sistemit në krahasim me teknologjitë e tjera për rikuperimin e lantanideve, por edhe ndikimin mjedisor.

"Ne parashikojmë që do të kishte shumë përfitime mjedisore dhe kosto më të ulëta të energjisë në krahasim me atë që përdoret aktualisht," tha Dykstra. “Një sistem si ky do të ishte më shumë një sistem biofiltrimi pasiv, me më pak inpute energjie. Dhe pastaj, teorikisht, më pak përdorim i tretësve vërtet të dëmshëm për mjedisin dhe gjëra të tilla. Shumë procese aktuale do të përdorin tretës vërtet të ashpër dhe jo miqësorë me mjedisin.”

Dykstra vë në dukje gjithashtu se meqenëse bakteret riprodhohen, teknologjitë e bazuara në mikrobe ripërtëriten vetë, "ndërsa nëse do të përdornim një metodë kimike, do të duhej të prodhonim vazhdimisht gjithnjë e më shumë kimikate".

"Edhe nëse do të kushtojë pak më shumë, por nuk dëmton mjedisin, kjo do të kishte kuptim," tha Kalyuzhnaya.

Qëllimi i projektit të financuar nga DARPA është të sigurojë prova të konceptit të teknologjisë së rikuperimit të REE të drejtuar nga bio në katër vjet, për të cilën Kalyuzhnaya tha se do të kërkojë një vizion strategjik dhe një këndvështrim ndërdisiplinor.

Ajo shtoi se projekti do t'u ofrojë studentëve të diplomuar të SDSU mundësinë për të marrë pjesë në kërkime shumëdisiplinore "dhe të shohin se si konceptet mund të rriten nga vetëm idetë deri në demonstrimin pilot".

---

Koha e postimit: Prill-17-2023