Бактерії можуть бути ключовими для сталого видобутку рідкоземельних елементів
Джерело: Phys.orgРідкоземельні елементи з руди є життєво важливими для сучасного життя, але їх переробка після видобутку є дорогою, завдає шкоди навколишньому середовищу та здебільшого відбувається за кордоном.Нове дослідження описує доказ принципу створення бактерії Gluconobacter oxydans, яка робить перший великий крок до задоволення стрімкого зростання попиту на рідкісноземельні елементи таким чином, що відповідає вартості та ефективності традиційних методів термохімічної екстракції та очищення та є достатньо чистим, щоб відповідають екологічним стандартам США.«Ми намагаємося розробити екологічно чистий метод із низьким тиском і низькою температурою для отримання рідкоземельних елементів із каменю», — сказав Буз Барстоу, старший автор статті та доцент кафедри біологічної та екологічної інженерії в Корнельський університет.Елементи, яких у періодичній системі 15, необхідні для всього: від комп’ютерів, мобільних телефонів, екранів, мікрофонів, вітрових турбін, електромобілів і провідників до радарів, сонарів, світлодіодних ліхтарів і акумуляторних батарей.Хоча колись США очищали власні рідкоземельні елементи, це виробництво припинилося більше п’яти десятиліть тому.Зараз доопрацювання цих елементів майже повністю відбувається в інших країнах, зокрема в Китаї.«Більшість виробництва та видобутку рідкоземельних елементів знаходиться в руках іноземних держав», — сказав співавтор Естебан Газель, доцент кафедри наук про Землю та атмосферу Корнельського університету.«Тож заради безпеки нашої країни та способу життя нам потрібно повернутися до контролю над цим ресурсом».Щоб задовольнити щорічні потреби США в рідкоземельних елементах, для видобутку 10 000 кілограмів (~ 22 000 фунтів) елементів знадобиться приблизно 71,5 мільйона тонн (~78,8 мільйонів тонн) сирої руди.Сучасні методи ґрунтуються на розчиненні гірської породи гарячою сірчаною кислотою з подальшим використанням органічних розчинників для відділення дуже схожих окремих елементів один від одного в розчині.«Ми хочемо знайти спосіб створити помилку, яка б краще виконувала цю роботу», — сказав Барстоу.G. oxydans відомий тим, що виробляє кислоту під назвою біолужник, яка розчиняє камінь;бактерії використовують кислоту, щоб отримати фосфати з рідкоземельних елементів.Дослідники почали маніпулювати генами G. oxydans, щоб ефективніше витягувати елементи.Для цього дослідники використали технологію, яку Барстоу допоміг розробити, під назвою Knockout Sudoku, яка дозволила їм відключити 2733 гени в геномі G. oxydans один за іншим.Команда підібрала мутантів, у кожного з яких вилучено певний ген, щоб вони могли визначити, які гени відіграють роль у видобутку елементів із каменю."Я неймовірно оптимістична", - сказала Газель.«У нас є процес, який буде більш ефективним, ніж будь-що, що робилося раніше».Алекса Шмітц, докторант у лабораторії Барстоу, є першим автором дослідження «Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction», опублікованого в Nature Communications.
