sursă: Phys.org

Elementele de pământuri rare din minereu sunt vitale pentru viața modernă, dar rafinarea lor după exploatare este costisitoare, dăunează mediului și se găsesc mai ales în străinătate.

Un nou studiu descrie o demonstrație a principiului pentru proiectarea unei bacterii, Gluconobacter oxydans, care face un prim pas important către satisfacerea cererii exorbitante de elemente din pământuri rare, într-un mod care să corespundă costului și eficienței metodelor tradiționale de extracție și rafinare termochimică și să fie suficient de curat pentru a îndeplini standardele de mediu din SUA.

„Încercăm să găsim o metodă ecologică, la temperatură și presiune scăzută, pentru a extrage elemente din pământuri rare dintr-o rocă”, a declarat Buz Barstow, autorul principal al lucrării și profesor asistent de inginerie biologică și de mediu la Universitatea Cornell.

Elementele — dintre care există 15 în tabelul periodic — sunt necesare pentru orice, de la computere, telefoane mobile, ecrane, microfoane, turbine eoliene, vehicule electrice și conductori până la radare, sonare, lumini LED și baterii reîncărcabile.

Deși SUA își rafinau cândva propriile elemente de pământuri rare, această producție s-a oprit în urmă cu mai bine de cinci decenii. Acum, rafinarea acestor elemente are loc aproape în întregime în alte țări, în special în China.

„Majoritatea producției și extracției elementelor din pământuri rare se află în mâinile unor națiuni străine”, a declarat co-autorul Esteban Gazel, profesor asociat de științe ale pământului și atmosferei la Cornell. „Așadar, pentru securitatea țării noastre și a modului de viață, trebuie să revenim pe drumul cel bun pentru a controla această resursă.”

Pentru a satisface nevoile anuale ale SUA de elemente de pământuri rare, ar fi necesare aproximativ 71,5 milioane de tone (~78,8 milioane de tone) de minereu brut pentru a extrage 10.000 de kilograme (~22.000 de livre) de elemente.

Metodele actuale se bazează pe dizolvarea rocii cu acid sulfuric fierbinte, urmată de utilizarea solvenților organici pentru a separa elemente individuale foarte similare unele de altele într-o soluție.

„Vrem să găsim o modalitate de a crea o eroare care să facă treaba asta mai bine”, a spus Barstow.

G. oxydans este cunoscută pentru producerea unui acid numit biolixiviant care dizolvă rocile; bacteria folosește acidul pentru a extrage fosfații din elementele de pământuri rare. Cercetătorii au început să manipuleze genele G. oxydans astfel încât să extragă elementele mai eficient.

Pentru a realiza acest lucru, cercetătorii au folosit o tehnologie la care Barstow a contribuit la dezvoltare, numită Knockout Sudoku, care le-a permis să dezactiveze cele 2.733 de gene din genomul lui G. oxydans, una câte una. Echipa a selectat mutanți, fiecare cu o genă specifică eliminată, astfel încât să poată identifica ce gene joacă roluri în extragerea elementelor din rocă.

„Sunt incredibil de optimist”, a spus Gazel. „Avem un proces care va fi mai eficient decât orice s-a făcut până acum.”

Alexa Schmitz, cercetătoare postdoctorală în laboratorul lui Barstow, este prima autoare a studiului „Colecția Knockout de Gluconobacter oxydans descoperă o extracție îmbunătățită a elementelor din pământuri rare”, publicat în Nature Communications.

---

Data publicării: 04 iulie 2022