Πηγή: phys.org

Τα στοιχεία σπάνιων γαιών από το μεταλλεύμα είναι ζωτικά για τη σύγχρονη ζωή, αλλά τα εξευγενισμένα τους μετά την εξόρυξη είναι δαπανηρές, βλάπτουν το περιβάλλον και εμφανίζεται ως επί το πλείστον στο εξωτερικό.

Μια νέα μελέτη περιγράφει μια απόδειξη αρχής για τη μηχανική ενός βακτηρίου, των οξυδάνων του Gluconobacter, που κάνει ένα μεγάλο πρώτο βήμα προς την ικανοποίηση της ζήτησης των στοιχείων σπάνιων γαιών με τρόπο που να ταιριάζει με το κόστος και την αποτελεσματικότητα των παραδοσιακών μεθόδων θερμοκημικής εκχύλισης και βελτίωσης και είναι αρκετά καθαρή ώστε να ανταποκρίνεται στα περιβαλλοντικά πρότυπα των ΗΠΑ.

"Προσπαθούμε να βρούμε μια φιλική προς το περιβάλλον, τη μέθοδο χαμηλής θερμοκρασίας, χαμηλής πίεσης για να βγάλουμε στοιχεία σπάνιων γαιών από ένα βράχο", δήλωσε ο Buz Barstow, ανώτερος συγγραφέας του χαρτιού και βοηθός καθηγητή βιολογικής και περιβαλλοντικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Cornell.

Τα στοιχεία - τα οποία υπάρχουν 15 στον περιοδικό πίνακα - είναι απαραίτητα για τα πάντα, από υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα, οθόνες, μικρόφωνα, ανεμογεννήτριες, ηλεκτρικά οχήματα και αγωγούς σε ραντάρ, σόναρ, φώτα LED και επαναφορτιζόμενες μπαταρίες.

Ενώ οι ΗΠΑ κάποτε εξευγενίστηκαν τα δικά της στοιχεία σπάνιας γης, η παραγωγή αυτή σταμάτησε πριν από περισσότερες από πέντε δεκαετίες. Τώρα, η βελτίωση αυτών των στοιχείων πραγματοποιείται σχεδόν εξ ολοκλήρου σε άλλες χώρες, ιδιαίτερα της Κίνας.

"Η πλειονότητα της παραγωγής και της εξαγωγής στοιχείων σπάνιων γαιών είναι στα χέρια των ξένων εθνών", δήλωσε ο συν-συγγραφέας Esteban Gazel, αναπληρωτής καθηγητής γης και ατμοσφαιρικών επιστημών στο Cornell. "Έτσι για την ασφάλεια της χώρας και του τρόπου ζωής μας, πρέπει να επιστρέψουμε στο δρόμο για τον έλεγχο αυτού του πόρου".

Για να ανταποκριθούν στις ετήσιες ανάγκες των ΗΠΑ για στοιχεία σπάνιων γαιών, περίπου 71,5 εκατομμύρια τόνοι (~ 78,8 εκατομμύρια τόνοι) θα πρέπει να εξαχθούν στοιχεία για να εξαγάγουν στοιχεία 10.000 κιλών (~ 22.000 λίβρες).

Οι τρέχουσες μέθοδοι βασίζονται στη διάλυση του βράχου με ζεστό θειικό οξύ, ακολουθούμενη από τη χρήση οργανικών διαλυτών για να διαχωριστούν πολύ παρόμοια μεμονωμένα στοιχεία μεταξύ τους σε ένα διάλυμα.

"Θέλουμε να βρούμε έναν τρόπο να κάνουμε ένα σφάλμα που κάνει αυτή τη δουλειά καλύτερη", δήλωσε ο Barstow.

Ο G. Oxydans είναι γνωστός για την κατασκευή ενός οξέος που ονομάζεται Biolixiviant που διαλύει το βράχο. Τα βακτήρια χρησιμοποιούν το οξύ για να τραβήξουν φωσφορικά άλατα από στοιχεία σπάνιων γαιών. Οι ερευνητές έχουν αρχίσει να χειραγωγούν τα γονίδια του G. oxydans έτσι ώστε να εξάγει τα στοιχεία πιο αποτελεσματικά.

Για να το πράξουν, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τεχνολογία που η Barstow βοήθησε να αναπτυχθεί, ονομάζεται Knockout Sudoku, που τους επέτρεψε να απενεργοποιήσουν τα 2.733 γονίδια στο γονιδίωμα του G. Oxydans ένα προς ένα. Η ομάδα διέσχισε τα μεταλλάγματα, το καθένα με ένα συγκεκριμένο γονίδιο χτύπησε έξω, έτσι ώστε να μπορούν να προσδιορίσουν ποια γονίδια παίζουν ρόλους για να πάρουν στοιχεία από το βράχο.

«Είμαι απίστευτα αισιόδοξος», είπε ο Gazel. "Έχουμε μια διαδικασία εδώ που θα είναι πιο αποτελεσματική από οτιδήποτε έγινε πριν."

Η Alexa Schmitz, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο εργαστήριο του Barstow, είναι ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, "Η συλλογή Knockout Gluconobacter Oxydans βρίσκει βελτιωμένη εκχύλιση σπάνιων γαιών", που δημοσιεύθηκε στο Nature Communications.

---

Χρόνος δημοσίευσης: Ιουλ-04-2022