Heimild: Phys.org

Mjög sjaldgæfar jarðþættir frá málmgrýti eru nauðsynlegir fyrir nútímalíf en að betrumbæta þá eftir námuvinnslu er kostnaðarsamt, skaðar umhverfið og kemur að mestu fram erlendis.

Ný rannsókn lýsir sönnun fyrir meginreglu fyrir verkfræði bakteríu, glúkonobacter oxydans, sem tekur stórt fyrsta skref í átt að því að mæta skyrocketing sjaldgæfri eftirspurn á jörðu niðri á þann hátt sem passar við kostnað og skilvirkni hefðbundinna hitakemískrar útdráttar og fágun og er nógu hrein til að uppfylla umhverfisstaðla Bandaríkjanna.

„Við erum að reyna að koma með umhverfisvænan, lághita, lágþrýstingsaðferð til að fá sjaldgæfar jarðþættir úr bjargi,“ sagði Buz Barstow, yfirhöfundur blaðsins og lektor í líffræðilegum og umhverfisverkfræði við Cornell háskólann.

Þættirnir - sem eru 15 í lotukerfinu - eru nauðsynlegir fyrir allt frá tölvum, farsímum, skjám, hljóðnemum, vindmyllum, rafknúnum ökutækjum og leiðara til ratsjár, sónar, LED ljós og endurhlaðanlegar rafhlöður.

Þó að Bandaríkjamenn hafi einu sinni betrumbætt sína eigin sjaldgæfu jarðþætti, stöðvaði sú framleiðsla fyrir meira en fimm áratugum. Nú fer betrumbætur á þessum þáttum nær eingöngu í öðrum löndum, sérstaklega Kína.

„Meirihluti sjaldgæfra framleiðslu og útdráttar sjaldgæfra jarðar er í höndum erlendra þjóða,“ sagði meðhöfundur Esteban Gazel, dósent í jörðu og andrúmsloftsvísindum í Cornell. „Svo til að fá öryggi lands okkar og lífsstíl verðum við að komast aftur á réttan kjöl til að stjórna þeirri auðlind.“

Til að mæta bandarískum árlegum þörfum fyrir sjaldgæfar jarðþættir, þyrfti u.þ.b. 71,5 milljónir tonna (~ 78,8 milljónir tonna) af hráum málmgrýti til að draga út 10.000 kíló (~ 22.000 pund) af þáttum.

Núverandi aðferðir treysta á að leysa berg með heitu brennisteinssýru, fylgt eftir með því að nota lífræn leysiefni til að aðgreina mjög svipaða einstaka þætti frá hvor öðrum í lausn.

„Við viljum reikna út leið til að gera galla sem gerir það starf betur,“ sagði Barstow.

G. Oxydans er þekktur fyrir að búa til sýru sem kallast biolixiviant sem leysir upp berg; Bakteríurnar nota sýruna til að draga fosföt úr sjaldgæfum jarðþáttum. Vísindamennirnir eru farnir að vinna með gen G. oxýdans svo það dregur út þættina á skilvirkari hátt.

Til að gera það notuðu vísindamennirnir tækni sem Burstow hjálpaði til við að þróa, kölluð Knockout Sudoku, sem gerði þeim kleift að slökkva á 2.733 genunum í erfðamengi G. oxydans eitt af öðru. Teymið stökkstærð stökkbrigði, hvert með tiltekið gen slegið út, svo þeir gætu greint hvaða gen gegna hlutverkum við að koma þáttum úr rokki.

„Ég er ótrúlega bjartsýnn,“ sagði Gazel. „Við erum með ferli hér sem mun verða skilvirkari en nokkuð sem áður var gert.“

Alexa Schmitz, doktorsnemi í rannsóknarstofu Barstow, er fyrsti höfundur rannsóknarinnar, „Gluconobacter Oxydans Knockout Collection finnur bættan sjaldgæfan útdrátt jarðar,“ sem birt er í Nature Communications.

---

Pósttími: júl-04-2022