แบคทีเรียอาจเป็นกุญแจสำคัญในการสกัดแร่หายากอย่างยั่งยืน
ธาตุหายากจากแร่มีความสำคัญต่อชีวิตยุคใหม่ แต่การกลั่นหลังการขุดมีค่าใช้จ่ายสูง เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม และส่วนใหญ่เกิดขึ้นในต่างประเทศ การศึกษาใหม่อธิบายถึงข้อพิสูจน์หลักการในการออกแบบแบคทีเรีย Gluconobacter oxydans ซึ่งถือเป็นก้าวแรกที่ยิ่งใหญ่ในการตอบสนองความต้องการธาตุหายากที่เพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว ในลักษณะที่ตรงกับต้นทุนและประสิทธิภาพของวิธีการสกัดและปรับแต่งด้วยเคมีเทอร์โมเคมีแบบดั้งเดิม และมีความสะอาดเพียงพอที่จะ ตรงตามมาตรฐานสิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกา “เรากำลังพยายามคิดค้นวิธีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อุณหภูมิต่ำ และแรงดันต่ำในการดึงธาตุหายากออกจากหิน” บุซ บาร์สโตว์ ผู้เขียนอาวุโสของรายงานฉบับนี้และผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวภาพและสิ่งแวดล้อมที่ มหาวิทยาลัยคอร์เนล. ธาตุซึ่งมีอยู่ 15 ธาตุในตารางธาตุ จำเป็นสำหรับทุกสิ่งตั้งแต่คอมพิวเตอร์ โทรศัพท์มือถือ หน้าจอ ไมโครโฟน กังหันลม ยานพาหนะไฟฟ้าและตัวนำ ไปจนถึงเรดาร์ โซนาร์ ไฟ LED และแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ ในขณะที่สหรัฐอเมริกาเคยปรับปรุงธาตุหายากของตนเอง แต่การผลิตนั้นได้หยุดลงเมื่อกว่าห้าทศวรรษที่แล้ว ปัจจุบัน การปรับปรุงองค์ประกอบเหล่านี้เกิดขึ้นเกือบทั้งหมดในประเทศอื่นๆ โดยเฉพาะจีน “การผลิตและการสกัดธาตุหายากส่วนใหญ่อยู่ในมือของต่างชาติ” เอสเตบัน กาเซล ผู้ร่วมเขียน รองศาสตราจารย์ด้านธรณีวิทยาและวิทยาศาสตร์บรรยากาศที่คอร์เนล กล่าว “ดังนั้นเพื่อความปลอดภัยของประเทศและวิถีชีวิตของเรา เราต้องกลับมาควบคุมทรัพยากรนั้นอีกครั้ง” เพื่อตอบสนองความต้องการธาตุหายากประจำปีของสหรัฐอเมริกา แร่ดิบประมาณ 71.5 ล้านตัน (~78.8 ล้านตัน) จะต้องใช้ในการสกัดธาตุหายาก 10,000 กิโลกรัม (~22,000 ปอนด์) วิธีการปัจจุบันอาศัยการละลายหินด้วยกรดซัลฟิวริกร้อน ตามด้วยการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์เพื่อแยกองค์ประกอบแต่ละอย่างที่คล้ายกันมากออกจากกันในสารละลาย “เราต้องการหาวิธีสร้างจุดบกพร่องที่ทำให้งานนั้นดีขึ้น” บาร์สโตว์กล่าว G. oxydans เป็นที่รู้จักในการสร้างกรดที่เรียกว่า biolixiviant ซึ่งละลายหินได้ แบคทีเรียใช้กรดเพื่อดึงฟอสเฟตจากธาตุหายาก นักวิจัยได้เริ่มจัดการกับยีนของ G. oxydans เพื่อแยกองค์ประกอบต่างๆ ออกมาได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในการทำเช่นนั้น นักวิจัยใช้เทคโนโลยีที่บาร์สโตว์ช่วยพัฒนาที่เรียกว่า Knockout Sudoku ซึ่งช่วยให้พวกเขาสามารถปิดการใช้งานยีน 2,733 ยีนในจีโนมของ G. oxydans ทีละตัว ทีมงานได้คัดเลือกมนุษย์กลายพันธุ์ โดยแต่ละตัวมียีนเฉพาะเจาะจงถูกกำจัดออกไป เพื่อที่พวกเขาจะได้ระบุได้ว่ายีนใดมีบทบาทในการดึงเอาองค์ประกอบต่างๆ ออกมาจากหิน “ฉันมองโลกในแง่ดีอย่างไม่น่าเชื่อ” Gazel กล่าว "เรามีกระบวนการที่นี่ที่จะมีประสิทธิภาพมากกว่าสิ่งใดๆ ที่เคยทำมาก่อน" Alexa Schmitz นักวิจัยหลังปริญญาเอกในห้องทดลองของ Barstow เป็นผู้เขียนคนแรกของการศึกษาเรื่อง "Gluconobacter oxydans Knockout Collection ค้นหาการสกัดธาตุหายากที่ได้รับการปรับปรุง" ซึ่งตีพิมพ์ใน Nature Communications
เวลาโพสต์: Nov-19-2021