bron: Phys.org

Skaars aardelemente uit erts is noodsaaklik vir die moderne lewe, maar die raffinering daarvan na mynbou is duur, beskadig die omgewing en vind meestal in die buiteland plaas.

'n Nuwe studie beskryf 'n bewys van beginsel vir die ingenieurswese van 'n bakterie, Gluconobacter oxydans, wat 'n groot eerste stap neem om te voldoen aan die stygende vraag na seldsame aardelemente op 'n manier wat ooreenstem met die koste en doeltreffendheid van tradisionele termochemiese ekstraksie- en verfyningsmetodes en skoon genoeg is om aan Amerikaanse omgewingsstandaarde te voldoen.

“Ons probeer om 'n omgewingsvriendelike, lae-temperatuur, lae-druk metode te ontwikkel om seldsame aardelemente uit 'n rots te kry,” het Buz Barstow, die senior outeur van die artikel en 'n assistent-professor in biologiese en omgewingsingenieurswese aan die Cornell Universiteit, gesê.

Die elemente—waarvan daar 15 in die periodieke tabel is—is nodig vir alles van rekenaars, selfone, skerms, mikrofone, windturbines, elektriese voertuie en geleiers tot radars, sonars, LED-ligte en herlaaibare batterye.

Terwyl die VSA eens sy eie seldsame aardelemente verfyn het, het daardie produksie meer as vyf dekades gelede gestaak. Nou vind die verfyning van hierdie elemente byna geheel en al in ander lande plaas, veral China.

“Die meerderheid van die produksie en ontginning van seldsame aardelemente is in die hande van buitelandse nasies,” het mede-outeur Esteban Gazel, medeprofessor in aard- en atmosferiese wetenskappe aan Cornell, gesê. “Dus, vir die veiligheid van ons land en lewenswyse, moet ons weer op koers kom om daardie hulpbron te beheer.”

Om aan die VSA se jaarlikse behoeftes aan seldsame aardelemente te voldoen, sal ongeveer 71,5 miljoen ton (~78,8 miljoen ton) rou erts benodig word om 10 000 kilogram (~22 000 pond) elemente te ontgin.

Huidige metodes maak staat op die oplos van rots met warm swaelsuur, gevolg deur die gebruik van organiese oplosmiddels om baie soortgelyke individuele elemente van mekaar in 'n oplossing te skei.

“Ons wil ’n manier uitvind om ’n gogga te maak wat daardie werk beter doen,” het Barstow gesê.

G. oxydans is bekend vir die vervaardiging van 'n suur genaamd biolixiviant wat rots oplos; die bakterieë gebruik die suur om fosfate uit seldsame aardelemente te trek. Die navorsers het begin om G. oxydans se gene te manipuleer sodat dit die elemente meer doeltreffend onttrek.

Om dit te doen, het die navorsers 'n tegnologie gebruik wat Barstow help ontwikkel het, genaamd Knockout Sudoku, wat hulle toegelaat het om die 2 733 gene in G. oxydans se genoom een ​​vir een te deaktiveer. Die span het mutante saamgestel, elk met 'n spesifieke geen wat uitgeskakel is, sodat hulle kon identifiseer watter gene rolle speel om elemente uit rots te kry.

“Ek is ongelooflik optimisties,” het Gazel gesê. “Ons het ’n proses hier wat meer doeltreffend gaan wees as enigiets wat voorheen gedoen is.”

Alexa Schmitz, 'n postdoktorale navorser in Barstow se laboratorium, is die eerste outeur van die studie, “Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction,” gepubliseer in Nature Communications.

---

Plasingstyd: 4 Julie 2022