Bron: Phys.org

Zeldzame aardelementen uit erts zijn van vitaal belang voor het moderne leven, maar het verfijnen ervan nadat mijnbouw kostbaar is, schaadt het milieu en komt meestal in het buitenland voor.

Een nieuwe studie beschrijft een bewijs van principe voor het engineren van een bacterie, Gluconobacter Oxydans, dat een grote eerste stap zet om te voldoen aan de skycloetning van zeldzame aardelementenvraag op een manier die overeenkomt met de kosten en efficiëntie van traditionele thermochemische extractie- en verfijningsmethoden en is schoon genoeg om te voldoen aan Amerikaanse milieu -normen.

"We proberen een milieuvriendelijke, lage-temperatuurmethode op lage druk te bedenken om zeldzame aardelementen uit een rots te krijgen," zei Buz Barstow, senior auteur van de krant en een universitair docent biologische en milieutechniek aan de Cornell University.

De elementen - waarvan er 15 in het periodiek systeem zijn - zijn nodig voor alles, van computers, mobiele telefoons, schermen, microfoons, windturbines, elektrische voertuigen en geleiders tot radars, sonars, LED -lichten en oplaadbare batterijen.

Terwijl de VS ooit zijn eigen zeldzame aardelementen verfijnden, stopte die productie meer dan vijf decennia geleden. Nu vindt de verfijning van deze elementen bijna volledig plaats in andere landen, met name China.

"De meerderheid van de productie en extractie van zeldzame aardelementen is in handen van buitenlandse naties," zei co-auteur Esteban Gazel, universitair hoofddocent aarde en atmosferische wetenschappen in Cornell. "Dus voor de veiligheid van ons land en de manier van leven, moeten we weer op weg gaan om die bron te beheersen."

Om te voldoen aan de Amerikaanse jaarlijkse behoeften aan zeldzame aardelementen, zou ongeveer 71,5 miljoen ton (~ 78,8 miljoen ton) rauw erts nodig zijn om 10.000 kilogram (~ 22.000 pond) elementen te extraheren.

Huidige methoden vertrouwen op het oplossen van gesteente met heet zwavelzuur, gevolgd door het gebruik van organische oplosmiddelen om zeer vergelijkbare afzonderlijke elementen van elkaar te scheiden in een oplossing.

"We willen een manier vinden om een ​​bug te maken die die werk beter doet," zei Barstow.

G. Oxydans staat bekend om het maken van een zuur dat biolixiviant wordt genoemd dat gesteente oplost; De bacteriën gebruiken het zuur om fosfaten uit zeldzame aardelementen te trekken. De onderzoekers zijn begonnen met het manipuleren van de genen van G. oxydans, zodat het de elementen efficiënter extraheert.

Om dit te doen, gebruikten de onderzoekers een technologie die Barstow hielp ontwikkelen, genaamd Knockout Sudoku, waarmee ze de 2.733 genen in het genoom van G. Oxydans één voor één konden uitschakelen. Het team heeft mutanten samengesteld, elk met een specifiek gen uitgeschakeld, zodat ze konden identificeren welke genen rollen spelen om elementen uit rock te halen.

"Ik ben ongelooflijk optimistisch," zei Gazel. "We hebben hier een proces dat efficiënter zal zijn dan alles wat eerder is gedaan."

Alexa Schmitz, een postdoctorale onderzoeker in Barstow's Lab, is eerste auteur van de studie: "Gluconobacter Oxydans knock -outcollectie vindt verbeterde zeldzame Earth Element Extraction", gepubliceerd in Nature Communications.

---

Posttijd: JUL-04-2022