джерело:Phys.org

Рідкоземельні елементи з руди життєво важливі для сучасного життя, але їх переробка після видобутку є дорогою, шкодить навколишньому середовищу та здебільшого відбувається за кордоном.

Нове дослідження описує принциповий доказ для створення бактерії Gluconobacter oxydans, яка робить великий перший крок до задоволення зростаючого попиту на рідкоземельні елементи таким чином, щоб вона відповідала вартості та ефективності традиційних методів термохімічної екстракції та очищення, а також була достатньо чистою, щоб відповідати екологічним стандартам США.

«Ми намагаємося розробити екологічно чистий метод вилучення рідкоземельних елементів з породи, що працює за низьких температур і низького тиску», — сказав Баз Барстоу, старший автор статті та доцент кафедри біологічної та екологічної інженерії Корнельського університету.

Ці елементи, яких у періодичній таблиці 15, необхідні для всього: від комп'ютерів, мобільних телефонів, екранів, мікрофонів, вітрових турбін, електромобілів та провідників до радарів, сонарів, світлодіодних ліхтарів та акумуляторних батарей.

Хоча колись США самі видобували рідкісноземельні елементи, це виробництво припинилося понад п'ять десятиліть тому. Зараз видобуток цих елементів майже повністю відбувається в інших країнах, зокрема в Китаї.

«Більшість виробництва та видобутку рідкоземельних елементів знаходиться в руках іноземних держав», – сказав співавтор Естебан Газель, доцент кафедри наук про Землю та атмосферу в Корнельському університеті. «Тож заради безпеки нашої країни та способу життя нам потрібно повернутися до контролю над цим ресурсом».

Щоб задовольнити щорічні потреби США в рідкоземельних елементах, для видобутку 10 000 кілограмів (~22 000 фунтів) елементів знадобиться приблизно 71,5 мільйона тонн (~78,8 мільйона тонн) сирої руди.

Сучасні методи базуються на розчиненні породи гарячою сірчаною кислотою, а потім на використанні органічних розчинників для розділення дуже схожих окремих елементів один від одного в розчині.

«Ми хочемо знайти спосіб створити помилку, яка краще виконуватиме цю роботу», – сказав Барстоу.

G. oxydans відома тим, що виробляє кислоту під назвою біоліксивіант, яка розчиняє гірські породи; бактерія використовує кислоту для вилучення фосфатів з рідкоземельних елементів. Дослідники почали маніпулювати генами G. oxydans, щоб вона ефективніше вилучала ці елементи.

Для цього дослідники використали технологію, розроблену за участю Барстоу, під назвою «Кнокаут Судоку». Ця технологія дозволила їм один за одним вимкнути 2733 гени в геномі G. oxydans. Команда курувала мутанти, у кожного з яких було вилучено певний ген, щоб визначити, які гени відіграють певну роль у вилученні елементів з гірської породи.

«Я неймовірно оптимістично налаштований», – сказав Газель. «У нас є процес, який буде ефективнішим за все, що робилося раніше».

Алекса Шмітц, постдокторантка в лабораторії Барстоу, є першим автором дослідження «Колекція нокаутів Gluconobacter oxydans виявляє покращену екстракцію рідкоземельних елементів», опублікованого в Nature Communications.

---

Час публікації: 04 липня 2022 р.