chanzo:mpya

Vipengele adimu vya ardhi(REEs) kamalanthanumnaneodymiumni vipengele muhimu vya umeme wa kisasa, kutoka kwa simu za mkononi na paneli za jua hadi satelaiti na magari ya umeme. Metali hizi nzito hutokea pande zote, ingawa kwa kiasi kidogo. Lakini mahitaji yanaendelea kuongezeka na kwa sababu yanatokea katika viwango vya chini hivyo, mbinu za jadi za kuchimba REE zinaweza kukosa ufanisi, kuchafua mazingira, na kudhuru afya ya wafanyakazi.

Sasa, kwa ufadhili kutoka kwa Wakala wa Miradi ya Utafiti wa Kina (DARPA) Viumbe Vijiumbe vya Mazingira kama mpango wa Rasilimali ya BioEngineering (EMBER), watafiti wa Chuo Kikuu cha Jimbo la San Diego wanabuni mbinu za hali ya juu za uchimbaji kwa lengo la kuongeza usambazaji wa ndani wa REEs.

"Tunajaribu kuunda utaratibu mpya wa kupona ambao ni rafiki wa mazingira na endelevu zaidi," mwanabiolojia na mpelelezi mkuu Marina Kalyuzhnaya alisema.

Ili kufanya hivyo, watafiti watagusa tabia ya asili ya bakteria wanaotumia methane wanaoishi katika hali mbaya zaidi kukamata REE kutoka kwa mazingira.

"Zinahitaji vitu adimu vya ardhi kufanya moja ya athari muhimu za enzymatic katika njia zao za kimetaboliki," Kalyuzhnaya alisema.

REE ni pamoja na vipengele vingi vya lanthanide vya jedwali la upimaji. Kwa ushirikiano na Chuo Kikuu cha California, Berkeley na Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), watafiti wa SDSU wanapanga kubadili uhandisi wa michakato ya kibaolojia ambayo inaruhusu bakteria kuvuna metali kutoka kwa mazingira. Kuelewa mchakato huu kutafahamisha uundaji wa protini za wabunifu sanisi zinazofungamana na umaalum wa hali ya juu kwa aina tofauti za lanthanides, kulingana na mwanabiokemia John Love. Timu ya PNNL itatambua viashirio vya kijenetiki vya bakteria waharibifu na wakusanyaji wa REE, na kisha kubainisha jinsi wanavyotumia REE.

Timu basi itarekebisha bakteria ili kutoa protini zinazofunga chuma kwenye uso wa seli zao, alisema Upendo.

REE ni nyingi kwa kiasi katika mikia ya migodi, bidhaa za taka za madini fulani ya chuma, kama vile alumini.

"Mikia ya mgodi ni taka ambayo bado ina vifaa vingi muhimu ndani yake," Kalyuzhnaya alisema.

Ili kusafisha na kukusanya REE ndani, tope hizi za maji na miamba iliyosagwa zitaendeshwa kupitia kichujio cha kibayolojia kilicho na bakteria iliyorekebishwa, na hivyo kuruhusu wabunifu wa protini kwenye uso wa bakteria kujifunga kwa REE kwa hiari. Kama vile bakteria wanaopenda methane ambao walitumika kama violezo vyao, bakteria zilizoboreshwa zitastahimili viwango vya juu vya pH, halijoto na chumvi, hali zinazopatikana kwenye mikia ya migodi.

Watafiti watashirikiana na mshirika wa tasnia, Kituo cha Utafiti cha Palo Alto (PARC), kampuni ya Xerox, kuchapisha nyenzo zenye vinyweleo na zenye maji kwa matumizi katika kichungi cha kibaolojia. Teknolojia hii ya uchapaji wa kibayolojia ni ya gharama ya chini na inaweza kupanuka na inakadiriwa kusababisha uokoaji mkubwa inapotumika kwa upana katika ufufuaji wa madini.

Mbali na kujaribu na kuboresha kichujio cha kibayolojia, timu italazimika pia kubuni mbinu za kukusanya lanthanides zilizosafishwa kutoka kwa kichujio chenyewe, kulingana na mhandisi wa mazingira Christy Dykstra. Watafiti wameungana na kampuni ya kuanza, Phoenix Tailings, kujaribu na kuboresha mchakato wa uokoaji.

Kwa sababu lengo ni kuunda mchakato unaoweza kutekelezwa kibiashara lakini rafiki wa mazingira wa kuchimba REEs, Dykstra na washirika kadhaa wa mradi watachanganua gharama za mfumo ikilinganishwa na teknolojia zingine za kurejesha lanthanides, lakini pia athari ya mazingira.

"Tunatazamia kuwa itakuwa na faida nyingi kimazingira na kupunguza gharama za nishati ikilinganishwa na ile inayotumika sasa," alisema Dykstra. "Mfumo kama huu ungekuwa zaidi wa mfumo wa uchujaji wa kibayolojia, wenye pembejeo kidogo za nishati. Na kisha, kinadharia, matumizi kidogo ya vimumunyisho vyenye madhara kwa mazingira na vitu kama hivyo. Taratibu nyingi za sasa zitatumia vimumunyisho vikali na visivyo rafiki kwa mazingira.”

Dykstra pia anabainisha kwamba kwa kuwa bakteria hujirudia, teknolojia zinazotegemea vijiumbe hujirekebisha zenyewe, “lakini ikiwa tungetumia mbinu ya kemikali, tungelazimika kuzalisha kemikali zaidi na zaidi.”

"Hata kama itagharimu kidogo zaidi, lakini haidhuru mazingira, hiyo itakuwa na maana," Kalyuzhnaya alisema.

Lengo la mradi unaofadhiliwa na DARPA ni kutoa uthibitisho wa dhana ya teknolojia ya urejeshaji wa REE inayoendeshwa na kibaiolojia katika miaka minne, ambayo Kalyuzhnaya alisema itahitaji maono ya kimkakati na mtazamo wa kinidhamu.

Aliongeza kuwa mradi huo utawapa wanafunzi waliohitimu SDSU fursa ya kushiriki katika utafiti wa fani nyingi "na kuona jinsi dhana zinaweza kukua kutoka kwa maoni tu hadi kufanya maandamano."

---

Muda wa kutuma: Apr-17-2023