pinagmulan:Phys.org

Ang mga elemento ng rare earth mula sa ore ay mahalaga para sa modernong buhay ngunit ang pagpino sa kanila pagkatapos ng pagmimina ay magastos, nakakapinsala sa kapaligiran at kadalasang nangyayari sa ibang bansa.

Ang isang bagong pag-aaral ay naglalarawan ng isang patunay ng prinsipyo para sa pag-inhinyero ng isang bacterium, ang Gluconobacter oxydans, na nagsasagawa ng isang malaking unang hakbang tungo sa pagtugon sa tumataas na pangangailangan ng rare earth element sa paraang tumutugma sa gastos at kahusayan ng tradisyonal na thermochemical extraction at refinement method at sapat na malinis upang matugunan ang mga pamantayan sa kapaligiran ng US.

"Sinusubukan naming makabuo ng isang environment friendly, low-temperatura, low-pressure na paraan para sa pagkuha ng mga bihirang elemento ng lupa mula sa isang bato," sabi ni Buz Barstow, ang senior author ng papel at isang assistant professor ng biological at environmental engineering sa Pamantasan ng Cornell.

Ang mga elemento—kung saan mayroong 15 sa periodic table—ay kailangan para sa lahat mula sa mga computer, cell phone, screen, mikropono, wind turbine, de-koryenteng sasakyan at konduktor hanggang sa mga radar, sonar, LED lights at rechargeable na baterya.

Bagama't minsang pinino ng US ang sarili nitong mga bihirang elemento sa lupa, huminto ang produksyong iyon mahigit limang dekada na ang nakararaan. Ngayon, ang pagpipino ng mga elementong ito ay nagaganap halos lahat sa ibang mga bansa, partikular sa China.

"Ang karamihan ng produksyon at pagkuha ng mga elemento ng bihirang lupa ay nasa kamay ng mga dayuhang bansa," sabi ng co-author na si Esteban Gazel, associate professor of earth and atmospheric sciences sa Cornell. "Kaya para sa seguridad ng ating bansa at paraan ng pamumuhay, kailangan nating bumalik sa landas upang makontrol ang mapagkukunang iyon."

Upang matugunan ang taunang pangangailangan ng US para sa mga elemento ng rare earth, humigit-kumulang 71.5 milyong tonelada (~78.8 milyong tonelada) ng hilaw na ore ang kakailanganing kumuha ng 10,000 kilo (~22,000 pounds) ng mga elemento.

Ang mga kasalukuyang pamamaraan ay umaasa sa pagtunaw ng bato na may mainit na sulfuric acid, na sinusundan ng paggamit ng mga organikong solvent upang paghiwalayin ang magkatulad na indibidwal na elemento mula sa isa't isa sa isang solusyon.

"Nais naming malaman ang isang paraan upang gumawa ng isang bug na ginagawang mas mahusay ang trabahong iyon," sabi ni Barstow.

G. oxydans ay kilala sa paggawa ng acid na tinatawag na biolixiviant na tumutunaw sa bato; ginagamit ng bakterya ang acid upang hilahin ang mga pospeyt mula sa mga bihirang elemento ng lupa. Sinimulan na ng mga mananaliksik na manipulahin ang mga gene ng G. oxydans upang mas mahusay nitong makuha ang mga elemento.

Upang gawin ito, gumamit ang mga mananaliksik ng teknolohiya na tinulungan ni Barstow na bumuo, na tinatawag na Knockout Sudoku, na nagpapahintulot sa kanila na i-disable ang 2,733 genes sa genome ng G. oxydans nang paisa-isa. Ang team ay nag-curate ng mga mutant, bawat isa ay may partikular na gene na na-knock out, para matukoy nila kung aling mga gene ang gumaganap ng mga papel sa pagkuha ng mga elemento mula sa bato.

"I am incredibly optimistic," sabi ni Gazel. "Mayroon kaming isang proseso dito na magiging mas mahusay kaysa sa anumang nagawa noon."

Si Alexa Schmitz, isang postdoctoral researcher sa Barstow's lab, ang unang may-akda ng pag-aaral, "Ang Gluconobacter oxydans Knockout Collection ay Nakahanap ng Pinahusay na Rare Earth Element Extraction," na inilathala sa Nature Communications.

---

Oras ng post: Nob-19-2021