మూలం: న్యూస్‌సెంటర్

అరుదైన భూమి మూలకాలు(REEలు) ఇష్టంలాంతనమ్మరియునియోడైమియంసెల్ ఫోన్లు మరియు సోలార్ ప్యానెల్స్ నుండి ఉపగ్రహాలు మరియు ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల వరకు ఆధునిక ఎలక్ట్రానిక్స్ యొక్క ముఖ్యమైన భాగాలు. ఈ భారీ లోహాలు చిన్న పరిమాణంలో ఉన్నప్పటికీ మన చుట్టూ ఉంటాయి. కానీ డిమాండ్ పెరుగుతూనే ఉంది మరియు అవి చాలా తక్కువ సాంద్రతలలో జరుగుతాయి కాబట్టి, REEలను వెలికితీసే సాంప్రదాయ పద్ధతులు అసమర్థమైనవి, పర్యావరణ కాలుష్యం మరియు కార్మికుల ఆరోగ్యానికి హానికరం.

ఇప్పుడు, డిఫెన్స్ అడ్వాన్స్‌డ్ రీసెర్చ్ ప్రాజెక్ట్స్ ఏజెన్సీ (DARPA) ఎన్విరాన్‌మెంటల్ మైక్రోబ్స్ నుండి బయోఇంజనీరింగ్ రిసోర్స్ (EMBER) ప్రోగ్రామ్‌గా నిధులతో, శాన్ డియాగో స్టేట్ యూనివర్శిటీ పరిశోధకులు REE ల దేశీయ సరఫరాను పెంచే లక్ష్యంతో అధునాతన వెలికితీత పద్ధతులను అభివృద్ధి చేస్తున్నారు.

"మేము రికవరీ కోసం ఒక కొత్త విధానాన్ని అభివృద్ధి చేయడానికి ప్రయత్నిస్తున్నాము, ఇది పర్యావరణ అనుకూలమైనది మరియు మరింత స్థిరమైనది" అని జీవశాస్త్రవేత్త మరియు ప్రధాన పరిశోధకురాలు మెరీనా కల్యుజ్నాయ చెప్పారు.

దీన్ని చేయడానికి, పర్యావరణం నుండి REE లను సంగ్రహించడానికి తీవ్రమైన పరిస్థితులలో నివసించే మీథేన్-వినియోగించే బ్యాక్టీరియా యొక్క సహజ ప్రవృత్తిని పరిశోధకులు ట్యాప్ చేస్తారు.

"వారి జీవక్రియ మార్గాలలో కీలకమైన ఎంజైమాటిక్ ప్రతిచర్యలలో ఒకటి చేయడానికి వారికి అరుదైన భూమి మూలకాలు అవసరం" అని కల్యుజ్నాయ చెప్పారు.

REEలు ఆవర్తన పట్టికలోని అనేక లాంతనైడ్ మూలకాలను కలిగి ఉంటాయి. యూనివర్శిటీ ఆఫ్ కాలిఫోర్నియా, బర్కిలీ మరియు పసిఫిక్ నార్త్‌వెస్ట్ నేషనల్ లాబొరేటరీ (PNNL) సహకారంతో, SDSU పరిశోధకులు పర్యావరణం నుండి లోహాలను కోయడానికి బ్యాక్టీరియాను అనుమతించే జీవ ప్రక్రియలను రివర్స్ ఇంజనీర్ చేయడానికి ప్లాన్ చేస్తున్నారు. ఈ ప్రక్రియను అర్థం చేసుకోవడం జీవరసాయన శాస్త్రవేత్త జాన్ లవ్ ప్రకారం, వివిధ రకాల లాంతనైడ్‌లకు అధిక నిర్దిష్టతతో బంధించే సింథటిక్ డిజైనర్ ప్రోటీన్‌ల సృష్టిని తెలియజేస్తుంది. PNNL బృందం ఎక్స్‌ట్రోఫిలిక్ మరియు REE పేరుకుపోయే బ్యాక్టీరియా యొక్క జన్యు నిర్ణాయకాలను గుర్తిస్తుంది, ఆపై వాటి REE తీసుకోవడం వర్గీకరిస్తుంది.

బృందం వారి కణాల ఉపరితలంపై మెటల్-బైండింగ్ ప్రోటీన్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి బ్యాక్టీరియాను సవరించుకుంటుంది, లవ్ చెప్పారు.

అల్యూమినియం వంటి కొన్ని లోహ ఖనిజాల వ్యర్థ ఉత్పత్తులైన గని టైలింగ్‌లలో REEలు సాపేక్షంగా పుష్కలంగా ఉన్నాయి.

"మైన్ టైలింగ్‌లు వాస్తవానికి వ్యర్థాలు, ఇందులో ఇంకా చాలా ఉపయోగకరమైన పదార్థాలు ఉన్నాయి" అని కల్యుజ్నాయ చెప్పారు.

లోపల ఉన్న REEలను శుద్ధి చేయడానికి మరియు సేకరించడానికి, ఈ నీటి ముద్దలు మరియు చూర్ణం చేయబడిన శిలలు సవరించిన బ్యాక్టీరియాను కలిగి ఉన్న బయోఫిల్టర్ ద్వారా అమలు చేయబడతాయి, బ్యాక్టీరియా యొక్క ఉపరితలంపై డిజైనర్ ప్రోటీన్‌లను ఎంపిక చేసి REEలతో బంధించడానికి అనుమతిస్తుంది. వాటి టెంప్లేట్‌లుగా పనిచేసిన మీథేన్-ప్రేమించే బ్యాక్టీరియా వలె, మెరుగైన బ్యాక్టీరియా గని టైలింగ్‌లలో కనిపించే pH, ఉష్ణోగ్రత మరియు లవణీయత యొక్క విపరీతాలను తట్టుకుంటుంది.

బయోఫిల్టర్‌లో ఉపయోగించడానికి ఒక పోరస్, సోర్బెంట్ మెటీరియల్‌ని బయోప్రింట్ చేయడానికి పరిశోధకులు పరిశ్రమ భాగస్వామి అయిన పాలో ఆల్టో రీసెర్చ్ సెంటర్ (PARC), జిరాక్స్ కంపెనీతో సహకరిస్తారు. ఈ బయోప్రింటింగ్ సాంకేతికత తక్కువ-ధర మరియు స్కేలబుల్ మరియు ఖనిజ పునరుద్ధరణకు విస్తృతంగా వర్తించినప్పుడు గణనీయమైన పొదుపుకు దారి తీస్తుంది.

బయోఫిల్టర్‌ను పరీక్షించడం మరియు ఆప్టిమైజ్ చేయడంతో పాటు, పర్యావరణ ఇంజనీర్ క్రిస్టీ డైక్‌స్ట్రా ప్రకారం, బయోఫిల్టర్ నుండి శుద్ధి చేసిన లాంతనైడ్‌లను సేకరించే పద్ధతులను కూడా బృందం అభివృద్ధి చేయాల్సి ఉంటుంది. రికవరీ ప్రక్రియను పరీక్షించడానికి మరియు మెరుగుపరచడానికి పరిశోధకులు ఫీనిక్స్ టైలింగ్స్ అనే స్టార్టప్ కంపెనీతో జతకట్టారు.

REEలను సంగ్రహించడం కోసం వాణిజ్యపరంగా లాభదాయకమైన కానీ పర్యావరణ అనుకూలమైన ప్రక్రియను అభివృద్ధి చేయడం లక్ష్యం కాబట్టి, లాంతనైడ్‌లను పునరుద్ధరించడానికి ఇతర సాంకేతికతలతో పోలిస్తే, Dykstra మరియు అనేక మంది ప్రాజెక్ట్ భాగస్వాములు సిస్టమ్ ఖర్చులను విశ్లేషిస్తారు, కానీ పర్యావరణ ప్రభావం కూడా.

"ప్రస్తుతం ఉపయోగిస్తున్న దానితో పోలిస్తే ఇది పర్యావరణపరంగా చాలా ప్రయోజనాలను మరియు తక్కువ శక్తి ఖర్చులను కలిగి ఉంటుందని మేము అంచనా వేస్తున్నాము" అని డైక్స్ట్రా చెప్పారు. "ఇలాంటి వ్యవస్థ తక్కువ శక్తి ఇన్‌పుట్‌లతో నిష్క్రియ బయోఫిల్ట్రేషన్ సిస్టమ్‌గా ఉంటుంది. ఆపై, సైద్ధాంతికంగా, నిజంగా పర్యావరణ హానికరమైన ద్రావకాలు మరియు అలాంటివాటిని తక్కువగా ఉపయోగించడం. ప్రస్తుత ప్రక్రియలు చాలా కఠినమైన మరియు పర్యావరణ అనుకూలమైన ద్రావకాలను ఉపయోగిస్తాయి.

బాక్టీరియా తమను తాము ప్రతిబింబిస్తుంది కాబట్టి, సూక్ష్మజీవుల ఆధారిత సాంకేతికతలు స్వీయ-పునరుద్ధరణను కలిగి ఉన్నాయని డైక్స్ట్రా పేర్కొంది, "అయితే మనం రసాయన పద్ధతిని ఉపయోగిస్తే, మనం నిరంతరం మరింత ఎక్కువ రసాయనాలను ఉత్పత్తి చేయాల్సి ఉంటుంది."

"కొంచెం ఎక్కువ ఖర్చవుతుంది, కానీ పర్యావరణానికి హాని కలిగించదు, అది అర్ధమే" అని కల్యుజ్నాయ చెప్పారు.

నాలుగు సంవత్సరాలలో బయో-డ్రైవెన్ REE-రికవరీ టెక్నాలజీ యొక్క ప్రూఫ్-ఆఫ్-కాన్సెప్ట్ అందించడం DARPA-నిధుల ప్రాజెక్ట్ యొక్క లక్ష్యం, దీనికి వ్యూహాత్మక దృష్టి మరియు క్రాస్-డిసిప్లినరీ క్లుప్తంగ అవసరమని కల్యుజ్నాయ చెప్పారు.

ఈ ప్రాజెక్ట్ SDSU గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థులకు మల్టీడిసిప్లినరీ రీసెర్చ్‌లో పాల్గొనే అవకాశాన్ని అందిస్తుందని "మరియు ఆలోచనలు కేవలం ఆలోచనల నుండి పైలట్ ప్రదర్శన వరకు ఎలా పెరుగుతాయో చూడండి."

---

పోస్ట్ సమయం: ఏప్రిల్-17-2023