manba: yangiliklar markazi

Noyob tuproq elementlari(REEs) kabilantanvaneodimiyuyali telefonlar va quyosh panellaridan tortib sun'iy yo'ldoshlar va elektr transport vositalarigacha bo'lgan zamonaviy elektronikaning muhim tarkibiy qismidir. Bu og'ir metallar oz miqdorda bo'lsa ham, bizning atrofimizda uchraydi. Ammo talab o'sishda davom etmoqda va ular juda past konsentratsiyalarda paydo bo'lganligi sababli, REElarni qazib olishning an'anaviy usullari samarasiz, atrof-muhitni ifloslantiruvchi va ishchilarning sog'lig'iga zarar etkazishi mumkin.

Endi, Mudofaa ilg'or tadqiqot loyihalari agentligi (DARPA) tomonidan moliyalashtirilgan atrof-muhit mikroblarini biomuhandislik resursi (EMBER) dasturi sifatida San-Diego shtat universiteti tadqiqotchilari REElarni mahalliy etkazib berishni ko'paytirish maqsadida ilg'or ekstraksiya usullarini ishlab chiqmoqdalar.

"Biz qayta tiklashning ekologik jihatdan qulay va barqaror bo'lgan yangi tartibini ishlab chiqishga harakat qilmoqdamiz", dedi biolog va bosh tergovchi Marina Kalyujnaya.

Buning uchun tadqiqotchilar ekstremal sharoitlarda yashovchi metan iste'mol qiluvchi bakteriyalarning atrof-muhitdan REElarni ushlash uchun tabiiy moyilligidan foydalanadilar.

"Ular metabolik yo'llarida asosiy fermentativ reaktsiyalardan birini amalga oshirish uchun noyob tuproq elementlarini talab qiladi", dedi Kalyujnaya.

REElar davriy jadvalning ko'plab lantanid elementlarini o'z ichiga oladi. Kaliforniya universiteti, Berkli va Tinch okeanining shimoli-g'arbiy milliy laboratoriyasi (PNNL) bilan hamkorlikda SDSU tadqiqotchilari bakteriyalarga atrof-muhitdan metallarni yig'ish imkonini beruvchi biologik jarayonlarni teskari muhandislik qilishni rejalashtirmoqda. Biokimyogar Jon Lovening so'zlariga ko'ra, ushbu jarayonni tushunish turli xil lantanidlar bilan yuqori o'ziga xoslik bilan bog'langan sintetik dizayner oqsillarini yaratish haqida ma'lumot beradi. PNNL jamoasi ekstremofil va REE to'playdigan bakteriyalarning genetik determinantlarini aniqlaydi va keyin ularning REE qabul qilinishini tavsiflaydi.

Keyin jamoa bakteriyalarni hujayralari yuzasida metallni bog'laydigan oqsillarni ishlab chiqarish uchun o'zgartiradi, dedi Love.

REElar kon qoldiqlarida, alyuminiy kabi ba'zi metall rudalarining chiqindi mahsulotlarida nisbatan ko'p.

“Kon qoldiqlari aslida juda ko'p foydali materiallarga ega bo'lgan chiqindilardir, - dedi Kalyujnaya.

Ichidagi REElarni tozalash va yig'ish uchun suv va maydalangan jinslarning bu shlamlari o'zgartirilgan bakteriyalarni o'z ichiga olgan biofiltr orqali o'tkaziladi, bu bakteriyalar yuzasidagi dizayner oqsillarining REElarga tanlab bog'lanishiga imkon beradi. Ularning shablonlari bo'lgan metanni yaxshi ko'radigan bakteriyalar singari, yaxshilangan bakteriyalar pH, harorat va sho'rlanishning haddan tashqari o'zgarishlariga, kon qoldiqlarida topilgan sharoitlarga toqat qiladi.

Tadqiqotchilar sanoat hamkori, Xerox kompaniyasi Palo Alto tadqiqot markazi (PARC) bilan biofiltrda foydalanish uchun gözenekli, sorbent materialni bioprint qilish uchun hamkorlik qiladi. Ushbu bioprinting texnologiyasi arzon va keng ko'lamli bo'lib, foydali qazilmalarni qayta ishlashda keng qo'llanilganda sezilarli tejashga olib keladi.

Atrof-muhit muhandisi Kristi Dykstraning so'zlariga ko'ra, biofiltrni sinab ko'rish va optimallashtirishdan tashqari, jamoa biofiltrning o'zidan tozalangan lantanidlarni yig'ish usullarini ishlab chiqishi kerak. Tadqiqotchilar qayta tiklash jarayonini sinab ko‘rish va takomillashtirish uchun Phoenix Tailings startap kompaniyasi bilan hamkorlik qilishdi.

Maqsad REElarni qazib olish uchun tijorat jihatdan foydali, ammo ekologik toza jarayonni ishlab chiqish bo'lganligi sababli, Dykstra va loyihaning bir nechta hamkorlari lantanidlarni qayta tiklash bo'yicha boshqa texnologiyalar bilan solishtirganda tizim xarajatlarini, shuningdek, atrof-muhitga ta'sirini tahlil qiladilar.

"Biz buning ekologik jihatdan juda ko'p foyda keltirishini va hozirda ishlatilayotganiga nisbatan energiya xarajatlarini kamaytirishini taxmin qilamiz", dedi Dykstra. “Bunday tizim kamroq energiya sarflaydigan passiv biofiltratsiya tizimi bo'ladi. Va keyin, nazariy jihatdan, haqiqatan ham ekologik zararli erituvchilar va shunga o'xshash narsalardan kamroq foydalanish. Hozirgi ko'plab jarayonlar haqiqatan ham qattiq va ekologik toza bo'lmagan erituvchilardan foydalanadi.

Dykstra, shuningdek, bakteriyalar o'zini ko'paytirishi sababli, mikrobga asoslangan texnologiyalar o'z-o'zidan yangilanishini ta'kidlaydi, "agar biz kimyoviy usuldan foydalansak, doimiy ravishda ko'proq va ko'proq kimyoviy ishlab chiqarishimiz kerak bo'ladi".

"Agar bu biroz qimmatroq bo'lsa ham, lekin atrof-muhitga zarar keltirmasa ham, bu mantiqan to'g'ri keladi", dedi Kalyujnaya.

DARPA tomonidan moliyalashtiriladigan loyihaning maqsadi to'rt yil ichida bio-boshqariladigan REE-qayta tiklash texnologiyasi kontseptsiyasini isbotlashdan iborat bo'lib, Kalyujnayaning so'zlariga ko'ra, bu strategik qarash va intizomlararo ko'rinishni talab qiladi.

Uning qo'shimcha qilishicha, loyiha SDSU magistrantlariga ko'p tarmoqli tadqiqotlarda ishtirok etish imkoniyatini beradi va "kontseptsiyalar qanday qilib g'oyalardan tajriba namoyishigacha o'sishi mumkinligini ko'rish".

---

Xabar vaqti: 2023 yil 17 aprel