forrás: Phys.org

Az ércekből származó ritkaföldfémek létfontosságúak a modern élethez, de a bányászat utáni finomításuk költséges, károsítja a környezetet, és többnyire külföldön történik.

Egy új tanulmány egy elvi bizonyítást ír le egy Gluconobacter oxydans baktérium kifejlesztésére, amely nagy első lépést tesz a ritkaföldfémek iránti, ugrásszerűen növekvő kereslet kielégítése felé oly módon, hogy az megfeleljen a hagyományos termokémiai extrakciós és finomítási módszerek költségeinek és hatékonyságának, és elég tiszta legyen ahhoz, hogy megfeleljen az amerikai környezetvédelmi előírásoknak.

„Egy környezetbarát, alacsony hőmérsékletű, alacsony nyomású módszert próbálunk kidolgozni ritkaföldfémek kinyerésére egy kőzetből” – mondta Buz Barstow, a tanulmány vezető szerzője és a Cornell Egyetem biológiai és környezetmérnöki adjunktusa.

Az elemek – amelyekből 15 található a periódusos rendszerben – mindenhez szükségesek, a számítógépektől, mobiltelefonoktól, képernyőktől, mikrofonoktól, szélturbináktól, elektromos járművektől és vezetőktől kezdve a radarokig, szonárokig, LED-lámpákig és újratölthető akkumulátorokig.

Míg az Egyesült Államok egykor finomította saját ritkaföldfémeit, ez a termelés több mint öt évtizeddel ezelőtt leállt. Ma már ezeknek az elemeknek a finomítása szinte teljes egészében más országokban, különösen Kínában történik.

„A ritkaföldfémek termelésének és kitermelésének nagy része külföldi nemzetek kezében van” – mondta Esteban Gazel, a tanulmány társszerzője, a Cornell föld- és légkörtudományok docense. „Tehát országunk és életmódunk biztonsága érdekében vissza kell térnünk a helyes útra, hogy ellenőrizzük ezt az erőforrást.”

Az Egyesült Államok éves ritkaföldfém-szükségletének kielégítéséhez nagyjából 71,5 millió tonna (~78,8 millió tonna) nyersércre lenne szükség 10 000 kilogramm (~22 000 font) elem kinyeréséhez.

A jelenlegi módszerek azon alapulnak, hogy a kőzetet forró kénsavban oldják fel, majd szerves oldószerekkel választják el egymástól a nagyon hasonló elemeket az oldatban.

„Ki akarunk találni egy módszert, amellyel egy olyan hibát készíthetünk, amely jobban ellátja ezt a feladatot” – mondta Barstow.

A G. oxydans arról ismert, hogy egy biolixiviáns nevű savat termel, amely feloldja a kőzeteket; a baktérium ezt a savat használja foszfátok kinyerésére a ritkaföldfémekből. A kutatók elkezdték manipulálni a G. oxydans génjeit, hogy hatékonyabban vonja ki az elemeket.

Ehhez a kutatók egy olyan technológiát alkalmaztak, amelyet Barstow is segített kifejleszteni, a Knockout Sudoku-t, amely lehetővé tette számukra, hogy egyenként letiltsák a G. oxydans genomjában található 2733 gént. A csapat olyan mutánsokat válogatott össze, amelyek mindegyikében egy adott gént kiütöttek, így azonosítani tudták, hogy mely gének játszanak szerepet az elemek kinyerésében a kőzetekből.

„Hihetetlenül optimista vagyok” – mondta Gazel. „Van egy olyan folyamatunk, amely hatékonyabb lesz, mint bármi, amit korábban tettek.”

Alexa Schmitz, a Barstow laboratóriumának posztdoktori kutatója a Nature Communications folyóiratban megjelent „A Gluconobacter oxydans Knockout Collection javított ritkaföldfém-kivonást eredményezett” című tanulmány első szerzője.

---

Közzététel ideje: 2022. július 4.