източник:Phys.org

Редкоземните елементи от рудата са жизненоважни за съвременния живот, но рафинирането им след добив е скъпо, вреди на околната среда и се случва предимно в чужбина.

Ново проучване описва доказателство за принципа на разработването на бактерия Gluconobacter oxydans, която прави голяма първа стъпка към посрещане на рязко нарастващото търсене на редкоземни елементи по начин, който съответства на разходите и ефективността на традиционните методи за термохимично извличане и рафиниране и е достатъчно чист, за да отговаря на екологичните стандарти на САЩ.

„Опитваме се да разработим екологично чист метод за извличане на редкоземни елементи от скала, работещ с ниска температура и ниско налягане“, каза Бъз Барстоу, старши автор на статията и доцент по биологично и екологично инженерство в университета Корнел.

Елементите, от които в периодичната таблица има 15, са необходими за всичко - от компютри, мобилни телефони, екрани, микрофони, вятърни турбини, електрически превозни средства и проводници до радари, сонари, LED светлини и акумулаторни батерии.

Въпреки че САЩ някога са рафинирали собствените си редкоземни елементи, това производство е спряло преди повече от пет десетилетия. Сега рафинирането на тези елементи се извършва почти изцяло в други страни, особено в Китай.

„По-голямата част от производството и добива на редкоземни елементи е в ръцете на чужди държави“, каза съавторът Естебан Газел, доцент по науки за Земята и атмосферата в Корнел. „Така че, за сигурността на нашата страна и начин на живот, трябва да се върнем към контрола върху този ресурс.“

За да се задоволят годишните нужди на САЩ от редкоземни елементи, ще са необходими приблизително 71,5 милиона тона (~78,8 милиона тона) сурова руда, за да се извлекат 10 000 килограма (~22 000 паунда) елементи.

Съвременните методи разчитат на разтваряне на скала с гореща сярна киселина, последвано от използване на органични разтворители за разделяне на много сходни отделни елементи един от друг в разтвор.

„Искаме да измислим начин да създадем бъг, който да върши тази работа по-добре“, каза Барстоу.

G. oxydans е известна с това, че произвежда киселина, наречена биоликсивиант, която разтваря скали; бактерията използва киселината, за да извлича фосфати от редкоземни елементи. Изследователите са започнали да манипулират гените на G. oxydans, така че да извлича елементите по-ефективно.

За да направят това, изследователите са използвали технология, разработена от Барстоу, наречена Knockout Sudoku, която им позволява да деактивират 2733 гена в генома на G. oxydans един по един. Екипът е подбрал мутанти, всеки с нокаутиран специфичен ген, за да може да идентифицира кои гени играят роля в извличането на елементи от скала.

„Невероятно оптимистичен съм“, каза Газел. „Имаме процес, който ще бъде по-ефективен от всичко, което е правено преди.“

Алекса Шмиц, постдокторант в лабораторията на Барстоу, е първият автор на изследването „Колекцията Gluconobacter oxydans Knockout открива подобрена екстракция на редкоземни елементи“, публикувано в Nature Communications.

---

Време на публикуване: 04 юли 2022 г.