Pinagmulan: NewsCenter

Rare Earth Element(Rees) tulad ngLanthanumatNeodymiumay mga mahahalagang sangkap ng modernong electronics, mula sa mga cell phone at solar panel hanggang sa mga satellite at mga de -koryenteng sasakyan. Ang mga mabibigat na metal na ito ay nangyayari sa buong paligid natin, kahit na sa maliliit na dami. Ngunit ang demand ay patuloy na tumataas at dahil nangyayari ito sa mga mababang konsentrasyon, ang mga tradisyunal na pamamaraan ng pagkuha ng mga REE ay maaaring hindi epektibo, polusyon sa kapaligiran, at nakapipinsala sa kalusugan ng mga manggagawa.

Ngayon, sa pagpopondo mula sa Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) na mga microbes sa kapaligiran bilang isang programa ng Bioengineering Resource (EMBER), ang mga mananaliksik ng San Diego State University ay bumubuo ng mga advanced na pamamaraan ng pagkuha na may layunin na mapalakas ang domestic supply ng Rees.

"Sinusubukan naming bumuo ng isang bagong pamamaraan para sa pagbawi na kung saan ay palakaibigan at mas napapanatiling," sabi ng biologist at punong investigator na si Marina Kalyuzhnaya.

Upang gawin ito, ang mga mananaliksik ay mag-tap sa likas na propensidad ng mga bakterya na naubos ng mitein na naninirahan sa matinding kondisyon upang makuha ang mga REE mula sa kapaligiran.

"Kinakailangan nila ang mga bihirang elemento ng lupa upang gumawa ng isa sa mga pangunahing reaksyon ng enzymatic sa kanilang mga metabolic pathway," sabi ni Kalyuzhnaya.

Kasama sa Rees ang maraming mga elemento ng lanthanide ng pana -panahong talahanayan. Sa pakikipagtulungan sa University of California, Berkeley at Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), plano ng mga mananaliksik ng SDSU na baligtarin ang mga biological na proseso na nagpapahintulot sa bakterya na anihin ang mga metal mula sa kapaligiran. Ang pag -unawa sa prosesong ito ay magpapaalam sa paglikha ng mga protina ng synthetic designer na nagbubuklod na may mataas na pagtutukoy sa iba't ibang uri ng lanthanides, ayon sa biochemist na si John Love. Ang koponan ng PNNL ay makikilala ang mga genetic determinants ng extremophilic at REE na nag -iipon ng bakterya, at pagkatapos ay kilalanin ang kanilang pag -aalsa.

Pagkatapos ay baguhin ng koponan ang bakterya upang makabuo ng mga protina na nagbubuklod ng metal sa ibabaw ng kanilang mga cell, sabi ng pag-ibig.

Ang mga rees ay medyo sagana sa mga tailings ng minahan, ang mga basurang produkto ng ilang mga metal ores, tulad ng aluminyo.

"Ang mga mine tailings ay talagang basura na mayroon pa ring maraming mga kapaki -pakinabang na materyales dito," sabi ni Kalyuzhnaya.

Upang linisin at kolektahin ang mga REE sa loob, ang mga slurries ng tubig at durog na mga bato ay tatakbo sa pamamagitan ng isang biofilter na naglalaman ng binagong bakterya, na pinapayagan ang mga protina ng taga -disenyo sa ibabaw ng bakterya na piliin ang magbigkis sa mga REE. Tulad ng bakterya na nagmamahal sa mitein na nagsilbi bilang kanilang mga template, ang pinabuting bakterya ay magparaya sa labis na pH, temperatura at kaasinan, mga kondisyon na matatagpuan sa mga tailings ng minahan.

Ang mga mananaliksik ay makikipagtulungan sa isang kasosyo sa industriya, ang Palo Alto Research Center (PARC), isang kumpanya ng Xerox, upang bioprint isang porous, sorbent material para magamit sa biofilter. Ang teknolohiyang bioprinting na ito ay mababa ang gastos at nasusukat at inaasahang magreresulta sa makabuluhang pag-iimpok kapag malawak na inilalapat sa pagbawi ng mineral.

Bilang karagdagan sa pagsubok at pag -optimize ng biofilter, ang koponan ay magkakaroon din upang bumuo ng mga pamamaraan para sa pagkolekta ng purified lanthanides mula sa biofilter mismo, ayon sa engineer ng kapaligiran na si Christy Dykstra. Ang mga mananaliksik ay nakipagtulungan sa isang startup na kumpanya, Phoenix tailings, upang subukan at pinuhin ang proseso ng pagbawi.

Sapagkat ang layunin ay upang makabuo ng isang komersyal na mabubuhay ngunit palakaibigan na proseso para sa pagkuha ng REES, DYKSTRA at ilan sa mga kasosyo sa proyekto ay susuriin ang mga gastos ng system kumpara sa iba pang mga teknolohiya para sa pagbawi ng mga lanthanides, ngunit din ang epekto sa kapaligiran.

"Inaasahan namin na magkakaroon ito ng maraming mga benepisyo sa kapaligiran at mas mababang mga gastos sa enerhiya kumpara sa kasalukuyang ginagamit," sabi ni Dykstra. "Ang isang sistema na tulad nito ay magiging higit pa sa isang passive biofiltration system, na may mas kaunting mga input ng enerhiya. At pagkatapos, sa teoretikal, hindi gaanong paggamit ng talagang nakakapinsalang mga solvent sa kapaligiran at mga bagay na tulad nito. Ang isang pulutong ng mga kasalukuyang proseso ay gagamit ng talagang malupit at hindi environmentally friendly solvents. "

Nabanggit din ni Dykstra na dahil ang mga bakterya ay ginagaya ang kanilang mga sarili, ang mga teknolohiyang batay sa microbe ay muling pag-renew ng sarili, "samantalang kung gagamitin natin ang isang pamamaraan ng kemikal, kakailanganin nating patuloy na makagawa ng higit at mas kemikal."

"Kahit na mas malaki ang gastos nito, ngunit hindi ito nakakasama sa kapaligiran, magkakaroon ito ng kahulugan," sabi ni Kalyuzhnaya.

Ang layunin ng proyekto na pinondohan ng DARPA ay upang magbigay ng proof-of-concept ng teknolohiyang REE-recovery na hinihimok ng Bio sa apat na taon, na sinabi ni Kalyuzhnaya ay mangangailangan ng isang madiskarteng pananaw at isang pananaw sa cross-disiplina.

Idinagdag niya na ang proyekto ay magbibigay ng mga mag -aaral na nagtapos sa SDSU na may pagkakataon na lumahok sa pananaliksik ng multidisciplinary "at makita kung paano maaaring lumago ang mga konsepto mula sa mga ideya lamang sa pagpapakita ng piloto."

---

Oras ng Mag-post: Abr-17-2023