Τα βακτήρια μπορεί να είναι το κλειδί για τη βιώσιμη εξόρυξη σπάνιων γαιών
πηγή: Phys.orgΤα στοιχεία σπάνιων γαιών από το μετάλλευμα είναι ζωτικής σημασίας για τη σύγχρονη ζωή, αλλά η εξόρυξή τους μετά την εξόρυξη είναι δαπανηρή, βλάπτει το περιβάλλον και συμβαίνει κυρίως στο εξωτερικό.Μια νέα μελέτη περιγράφει μια απόδειξη της αρχής για την κατασκευή ενός βακτηρίου, του Gluconobacter oxydans, το οποίο κάνει ένα μεγάλο πρώτο βήμα προς την κάλυψη της αυξανόμενης ζήτησης σπάνιων γαιών με τρόπο που να ταιριάζει με το κόστος και την αποτελεσματικότητα των παραδοσιακών μεθόδων θερμοχημικής εκχύλισης και βελτίωσης και είναι αρκετά καθαρό ώστε να πληροί τα περιβαλλοντικά πρότυπα των ΗΠΑ.«Προσπαθούμε να βρούμε μια φιλική προς το περιβάλλον μέθοδο, χαμηλής θερμοκρασίας και πίεσης, για την εξαγωγή σπάνιων γαιών από ένα βράχο», δήλωσε ο Buz Barstow, κύριος συγγραφέας της εργασίας και επίκουρος καθηγητής βιολογικής και περιβαλλοντικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Cornell.Τα στοιχεία —εκ των οποίων υπάρχουν 15 στον περιοδικό πίνακα— είναι απαραίτητα για τα πάντα, από υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα, οθόνες, μικρόφωνα, ανεμογεννήτριες, ηλεκτρικά οχήματα και αγωγούς μέχρι ραντάρ, σόναρ, φώτα LED και επαναφορτιζόμενες μπαταρίες.Ενώ οι ΗΠΑ κάποτε βελτίωσαν τα δικά τους στοιχεία σπάνιων γαιών, η παραγωγή αυτή σταμάτησε πριν από περισσότερες από πέντε δεκαετίες. Τώρα, η βελτίωση αυτών των στοιχείων λαμβάνει χώρα σχεδόν εξ ολοκλήρου σε άλλες χώρες, ιδίως στην Κίνα.«Η πλειονότητα της παραγωγής και εξόρυξης σπάνιων γαιών βρίσκεται στα χέρια ξένων εθνών», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Esteban Gazel, αναπληρωτής καθηγητής γεωεπιστημών και ατμοσφαιρικών επιστημών στο Cornell. «Έτσι, για την ασφάλεια της χώρας μας και του τρόπου ζωής μας, πρέπει να επιστρέψουμε στον σωστό δρόμο για τον έλεγχο αυτού του πόρου».Για να καλυφθούν οι ετήσιες ανάγκες των ΗΠΑ σε σπάνιες γαίες, θα απαιτηθούν περίπου 71,5 εκατομμύρια τόνοι (~78,8 εκατομμύρια τόνοι) ακατέργαστου μεταλλεύματος για την εξαγωγή 10.000 κιλών (~22.000 λίβρες) στοιχείων.Οι τρέχουσες μέθοδοι βασίζονται στη διάλυση πετρωμάτων με θερμό θειικό οξύ, ακολουθούμενη από τη χρήση οργανικών διαλυτών για τον διαχωρισμό πολύ παρόμοιων μεμονωμένων στοιχείων μεταξύ τους σε ένα διάλυμα.«Θέλουμε να βρούμε έναν τρόπο να φτιάξουμε ένα σφάλμα που κάνει αυτή τη δουλειά καλύτερα», είπε ο Μπάρστοου.Το G. oxydans είναι γνωστό για την παραγωγή ενός οξέος που ονομάζεται βιολυτικό, το οποίο διαλύει τα πετρώματα. Το βακτήριο χρησιμοποιεί το οξύ για να αντλεί φωσφορικά άλατα από τα στοιχεία σπάνιων γαιών. Οι ερευνητές έχουν αρχίσει να χειρίζονται τα γονίδια του G. oxydans, ώστε να εξάγουν τα στοιχεία πιο αποτελεσματικά.Για να το πετύχουν αυτό, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τεχνολογία που ο Barstow βοήθησε να αναπτυχθεί, η οποία ονομάζεται Knockout Sudoku, η οποία τους επέτρεψε να απενεργοποιήσουν τα 2.733 γονίδια στο γονιδίωμα του G. oxydans ένα προς ένα. Η ομάδα επιμελήθηκε μεταλλάξεις, καθεμία από τις οποίες είχε ένα συγκεκριμένο γονίδιο απενεργοποιημένο, ώστε να μπορούν να εντοπίσουν ποια γονίδια παίζουν ρόλο στην εξαγωγή στοιχείων από το βράχο.«Είμαι απίστευτα αισιόδοξος», είπε ο Γκάζελ. «Έχουμε μια διαδικασία εδώ που θα είναι πιο αποτελεσματική από οτιδήποτε έχει γίνει πριν».Η Alexa Schmitz, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο εργαστήριο του Barstow, είναι η πρώτη συγγραφέας της μελέτης με τίτλο «Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction», που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications.Ώρα δημοσίευσης: 04 Ιουλίου 2022
