kaynak: haber merkezi

Nadir toprak elementleri(REE'ler) gibilantanVeneodimyumcep telefonlarından güneş panellerine, uydulardan elektrikli araçlara kadar modern elektroniklerin temel bileşenleridir. Bu ağır metaller çok küçük miktarlarda da olsa etrafımızda bulunur. Ancak talep artmaya devam ediyor ve bu kadar düşük konsantrasyonlarda meydana geldikleri için, NTE'leri çıkarmanın geleneksel yöntemleri verimsiz olabiliyor, çevreyi kirletiyor ve çalışanların sağlığına zararlı olabiliyor.

Şimdi, Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) Biyomühendislik Kaynağı (EMBER) programı olarak Çevresel Mikroplar'ın finansmanıyla San Diego Devlet Üniversitesi araştırmacıları, yerli NTE arzını artırmak amacıyla ileri ekstraksiyon yöntemleri geliştiriyorlar.

Biyolog ve baş araştırmacı Marina Kalyuzhnaya, "Çevre dostu ve daha sürdürülebilir yeni bir iyileşme prosedürü geliştirmeye çalışıyoruz" dedi.

Bunu yapmak için araştırmacılar, aşırı koşullarda yaşayan metan tüketen bakterilerin çevreden REE'leri yakalama yönündeki doğal eğiliminden yararlanacaklar.

Kalyuzhnaya, "Metabolik yollarındaki önemli enzimatik reaksiyonlardan birini gerçekleştirmek için nadir toprak elementlerine ihtiyaç duyuyorlar" dedi.

REE'ler periyodik tablonun birçok lantanit elementini içerir. Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley ve Pasifik Kuzeybatı Ulusal Laboratuvarı (PNNL) ile işbirliği içinde SDSU araştırmacıları, bakterilerin çevreden metal toplamasına olanak tanıyan biyolojik süreçleri tersine mühendislik yapmayı planlıyor. Biyokimyacı John Love'a göre bu sürecin anlaşılması, farklı lantanit türlerine yüksek özgüllükle bağlanan sentetik tasarımcı proteinlerin oluşturulmasına bilgi sağlayacak. PNNL ekibi, ekstremofilik ve REE biriktiren bakterilerin genetik belirleyicilerini tanımlayacak ve ardından REE alımlarını karakterize edecek.

Love, ekibin daha sonra bakterileri, hücrelerinin yüzeyinde metal bağlayıcı proteinler üretecek şekilde değiştireceğini söyledi.

REE'ler, alüminyum gibi bazı metal cevherlerinin atık ürünleri olan maden atıklarında nispeten bol miktarda bulunur.

Kalyuzhnaya, "Maden artıkları aslında içinde hâlâ birçok yararlı malzeme bulunan atıklardır" dedi.

İçerisindeki REE'leri saflaştırmak ve toplamak için, su ve kırılmış kayalardan oluşan bu bulamaçlar, değiştirilmiş bakterileri içeren bir biyofiltreden geçirilecek ve bakteri yüzeyindeki tasarımcı proteinlerin seçici olarak REE'lere bağlanmasına izin verilecek. Kalıp görevi gören metan seven bakteriler gibi, gelişmiş bakteriler de maden atıklarında bulunan aşırı pH, sıcaklık ve tuzluluk koşullarını tolere edecek.

Araştırmacılar, biyofiltrede kullanılmak üzere gözenekli, emici bir malzemenin biyobaskısını yapmak için bir Xerox şirketi olan endüstri ortağı Palo Alto Araştırma Merkezi (PARC) ile işbirliği yapacak. Bu biyobaskı teknolojisi düşük maliyetli ve ölçeklenebilir olup, mineral geri kazanımına geniş çapta uygulandığında önemli tasarruflar sağlayacağı öngörülmektedir.

Çevre mühendisi Christy Dykstra'ya göre ekibin, biyofiltreyi test etme ve optimize etmenin yanı sıra, saflaştırılmış lantanitleri biyofiltrenin kendisinden toplamak için yöntemler de geliştirmesi gerekecek. Araştırmacılar, kurtarma sürecini test etmek ve geliştirmek için Phoenix Tailings adında yeni bir şirketle işbirliği yaptı.

Amaç, REE'lerin çıkarılması için ticari olarak uygulanabilir ancak çevre dostu bir süreç geliştirmek olduğundan, Dykstra ve proje ortaklarından birkaçı, lantanitlerin geri kazanılmasına yönelik diğer teknolojilerle karşılaştırıldığında sistemin maliyetlerini ve aynı zamanda çevresel etkisini de analiz edecek.

Dykstra, "Bunun çevresel açıdan pek çok faydaya sahip olacağını ve şu anda kullanılanla karşılaştırıldığında daha düşük enerji maliyetlerine sahip olacağını tahmin ediyoruz" dedi. "Bunun gibi bir sistem, daha az enerji girişi olan, daha çok pasif bir biyofiltrasyon sistemi olacaktır. Ve sonra teorik olarak çevreye gerçekten zararlı solventlerin ve buna benzer şeylerin daha az kullanılması. Mevcut proseslerin çoğunda gerçekten sert ve çevre dostu olmayan solventler kullanılacak."

Dykstra ayrıca bakterilerin kendilerini çoğaltması nedeniyle mikrop bazlı teknolojilerin kendi kendini yenilediğini belirtiyor, "oysa kimyasal bir yöntem kullanacak olsaydık, sürekli olarak daha fazla kimyasal üretmek zorunda kalırdık."

Kalyuzhnaya, "Biraz daha maliyetli olsa bile çevreye zarar vermiyor, bu mantıklı olur" dedi.

DARPA tarafından finanse edilen projenin amacı, Kalyuzhnaya'nın stratejik bir vizyon ve disiplinler arası bir bakış açısı gerektireceğini söylediği biyo-güdümlü REE kurtarma teknolojisinin kavram kanıtını dört yıl içinde sağlamaktır.

Projenin, SDSU lisansüstü öğrencilerine çok disiplinli araştırmalara katılma ve "kavramların sadece fikirlerden pilot gösterime kadar nasıl büyüyebileceğini görme" fırsatı sağlayacağını ekledi.

---

Gönderim zamanı: Nis-17-2023