kaynak: Phys.org

Cevherden elde edilen nadir toprak elementleri modern yaşam için hayati öneme sahiptir ancak bunların madencilikten sonra rafine edilmesi maliyetlidir, çevreye zarar verir ve çoğunlukla yurt dışında meydana gelir.

Yeni bir çalışma, hızla artan nadir toprak elementi talebini, geleneksel termokimyasal ekstraksiyon ve arıtma yöntemlerinin maliyet ve verimliliğiyle eşleşecek ve yeterince temiz olacak şekilde karşılamaya yönelik büyük bir ilk adımı atan Gluconobacter oxydans adlı bir bakterinin mühendisliğine yönelik prensip kanıtını açıklıyor. ABD çevre standartlarına uygundur.

Makalenin kıdemli yazarı ve Biyoloji ve Çevre Mühendisliği yardımcı doçenti Buz Barstow, "Nadir toprak elementlerini bir kayadan çıkarmak için çevre dostu, düşük sıcaklık ve düşük basınçlı bir yöntem bulmaya çalışıyoruz" dedi. Cornell Üniversitesi.

Periyodik tabloda 15 tane bulunan elementler, bilgisayarlar, cep telefonları, ekranlar, mikrofonlar, rüzgar türbinleri, elektrikli araçlar ve iletkenlerden radarlara, sonarlara, LED ışıklara ve şarj edilebilir pillere kadar her şey için gereklidir.

ABD bir zamanlar kendi nadir toprak elementlerini rafine ederken, bu üretim elli yılı aşkın bir süre önce durduruldu. Artık bu unsurların iyileştirilmesi neredeyse tamamen diğer ülkelerde, özellikle de Çin'de yapılıyor.

Cornell'de yer ve atmosfer bilimleri doçenti olan ortak yazar Esteban Gazel, "Nadir toprak elementi üretimi ve çıkarılmasının çoğunluğu yabancı ulusların elindedir" dedi. "Dolayısıyla ülkemizin ve yaşam tarzımızın güvenliği için, bu kaynağı kontrol etme yoluna geri dönmemiz gerekiyor."

ABD'nin yıllık nadir toprak elementleri ihtiyacını karşılamak için, 10.000 kilogram (~22.000 pound) element çıkarmak için yaklaşık 71,5 milyon ton (~78,8 milyon ton) ham cevher gerekli olacaktır.

Mevcut yöntemler, kayanın sıcak sülfürik asitle çözülmesine ve ardından bir çözelti içindeki çok benzer bireysel elementleri birbirinden ayırmak için organik çözücülerin kullanılmasına dayanıyor.

Barstow, "Bu işi daha iyi yapan bir hata yapmanın bir yolunu bulmak istiyoruz" dedi.

G. oxydans'ın, kayaları çözen, biolixiviant adı verilen bir asit ürettiği biliniyor; bakteri, nadir toprak elementlerinden fosfatları çekmek için asidi kullanır. Araştırmacılar G. oxydans'ın genlerini manipüle etmeye başladılar, böylece elementleri daha verimli bir şekilde çıkarabildiler.

Bunu yapmak için araştırmacılar, Barstow'un geliştirilmesine yardımcı olduğu, Nakavt Sudoku adı verilen ve G. oxydans'ın genomundaki 2.733 geni tek tek devre dışı bırakmalarına olanak tanıyan bir teknoloji kullandılar. Ekip, her birinin belirli bir geni devre dışı bırakılmış mutantları seçti, böylece kayadan elementlerin elde edilmesinde hangi genlerin rol oynadığını belirleyebildiler.

Gazel, "İnanılmaz derecede iyimserim" dedi. "Burada daha önce yapılanlardan daha verimli olacak bir süreç var."

Barstow laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan Alexa Schmitz, Nature Communications'da yayınlanan "Gluconobacter oxydans Nakavt Koleksiyonu Geliştirilmiş Nadir Toprak Elementi Ekstraksiyonunu Buluyor" başlıklı çalışmanın ilk yazarıdır.

---

Gönderim zamanı: 19 Kasım 2021