allikas: Phys.org

Maagi haruldased muldmetallid on tänapäeva eluks eluliselt tähtsad, kuid nende rafineerimine pärast kaevandamist on kulukas, kahjustab keskkonda ja toimub enamasti välismaal.

Uues uuringus kirjeldatakse põhimõttelist tõestust bakteri Gluconobacter oxydans loomiseks, mis astub suure esimese sammu haruldaste muldmetallide kiiresti kasvava nõudluse rahuldamiseks viisil, mis vastab traditsiooniliste termokeemiliste ekstraheerimis- ja rafineerimismeetodite kuludele ja tõhususele ning on piisavalt puhas, et vastata USA keskkonnastandarditele.

„Püüame välja töötada keskkonnasõbraliku, madala temperatuuri ja madalrõhu meetodi haruldaste muldmetallide eraldamiseks kivist,“ ütles Buz Barstow, artikli vanem autor ja Cornelli ülikooli bioloogia- ja keskkonnatehnika dotsent.

Elemendid – mida perioodilisustabelis on 15 – on vajalikud kõige jaoks alates arvutitest, mobiiltelefonidest, ekraanidest, mikrofonidest, tuuleturbiinidest, elektriautodest ja juhtidest kuni radarite, sonarite, LED-tulede ja laetavate akudeni.

Kuigi USA rafineeris kunagi oma haruldasi muldmetalle, lõpetati see tootmine enam kui viis aastakümmet tagasi. Nüüd toimub nende elementide rafineerimine peaaegu täielikult teistes riikides, eriti Hiinas.

„Suurem osa haruldaste muldmetallide tootmisest ja kaevandamisest on välisriikide käes,“ ütles kaasautor Esteban Gazel, Cornelli ülikooli maa- ja atmosfääriteaduste dotsent. „Seega peame oma riigi ja eluviisi turvalisuse huvides selle ressursi kontrolli alla saamise teele tagasi pöörduma.“

USA haruldaste muldmetallide aastase vajaduse rahuldamiseks oleks 10 000 kilogrammi (~22 000 naela) elementide kaevandamiseks vaja ligikaudu 71,5 miljonit tonni (~78,8 miljonit tonni) toormaaki.

Praegused meetodid tuginevad kivimi lahustamisele kuuma väävelhappega, millele järgneb orgaaniliste lahustite kasutamine väga sarnaste üksikute elementide eraldamiseks lahuses.

„Me tahame välja mõelda, kuidas teha viga, mis seda tööd paremini teeb,“ ütles Barstow.

G. oxydans on tuntud bioliksiviantiks kutsutava happe tootmise poolest, mis lahustab kivimit; bakter kasutab seda hapet haruldastest muldmetallidest fosfaatide eraldamiseks. Teadlased on hakanud G. oxydans'i geene manipuleerima, et see elemente tõhusamalt eraldaks.

Selleks kasutasid teadlased tehnoloogiat, mille väljatöötamisel Barstow kaasa aitas ja mida nimetatakse Knockout Sudokuks ning mis võimaldas neil ükshaaval keelata G. oxydansi genoomis olevad 2733 geeni. Meeskond kureeris mutante, millest igaühel oli konkreetne geen välja lülitatud, et nad saaksid tuvastada, millised geenid mängivad rolli elementide kivimist eraldamisel.

„Olen ​​uskumatult optimistlik,“ ütles Gazel. „Meil on protsess, mis saab olema tõhusam kui kõik, mida varem on tehtud.“

Alexa Schmitz, Barstowi labori järeldoktor, on ajakirjas Nature Communications avaldatud uuringu „Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Element Extraction” esimene autor.

---

Postituse aeg: 04.07.2022