Sumber: Phys.org

Unsur -unsur nadir bumi dari bijih adalah penting untuk kehidupan moden tetapi menyempurnakan mereka selepas perlombongan mahal, membahayakan alam sekitar dan kebanyakannya berlaku di luar negara.

Satu kajian baru menggambarkan bukti prinsip untuk kejuruteraan bakteria, gluconobacter oxydans, yang mengambil langkah pertama yang besar untuk memenuhi permintaan elemen nadir bumi yang melonjak dengan cara yang sepadan dengan kos dan kecekapan kaedah pengekstrakan dan penghalusan termokimia tradisional dan cukup bersih untuk memenuhi piawaian alam sekitar AS.

"Kami cuba menghasilkan kaedah yang mesra alam, rendah, rendah, tekanan rendah untuk mendapatkan unsur-unsur nadir di luar batu," kata Buz Barstow, penulis senior kertas dan penolong profesor kejuruteraan biologi dan alam sekitar di Cornell University.

Unsur -unsur -di mana terdapat 15 dalam jadual berkala -diperlukan untuk segala -galanya dari komputer, telefon bimbit, skrin, mikrofon, turbin angin, kenderaan elektrik dan konduktor kepada radar, sonar, lampu LED dan bateri yang boleh dicas semula.

Walaupun AS pernah menyempurnakan unsur -unsur nadir bumi sendiri, pengeluaran itu berhenti lebih dari lima dekad yang lalu. Sekarang, penghalusan unsur -unsur ini berlaku hampir seluruh negara, terutamanya China.

"Majoriti pengeluaran dan pengekstrakan unsur nadir di tangan negara-negara asing," kata pengarang bersama Esteban Gazel, profesor bersekutu Bumi dan Sains Atmosfera di Cornell. "Jadi untuk keselamatan negara kita dan cara hidup, kita perlu kembali ke landasan untuk mengawal sumber itu."

Untuk memenuhi keperluan tahunan AS untuk unsur -unsur nadir bumi, kira -kira 71.5 juta tan (~ 78.8 juta tan) bijih mentah diperlukan untuk mengekstrak 10,000 kilogram (~ 22,000 paun) unsur -unsur.

Kaedah semasa bergantung kepada larut batu dengan asid sulfurik panas, diikuti dengan menggunakan pelarut organik untuk memisahkan unsur -unsur individu yang sangat serupa dari satu sama lain dalam larutan.

"Kami mahu memikirkan cara untuk membuat pepijat yang melakukan pekerjaan itu lebih baik," kata Barstow.

G. oxydans dikenali kerana membuat asid yang dipanggil biolixiviant yang larut batu; Bakteria menggunakan asid untuk menarik fosfat dari unsur -unsur nadir bumi. Para penyelidik telah mula memanipulasi gen G. oxydans sehingga ia mengekstrak unsur -unsur dengan lebih cekap.

Untuk berbuat demikian, para penyelidik menggunakan teknologi yang Barstow membantu membangunkan, yang dipanggil Sudoku Knockout, yang membolehkan mereka melumpuhkan 2,733 gen dalam genom G. Oxydans satu demi satu. Pasukan ini melengkapkan mutan, masing -masing dengan gen tertentu tersingkir, sehingga mereka dapat mengenal pasti gen yang memainkan peranan dalam mendapatkan unsur -unsur dari batu.

"Saya sangat optimis," kata Gazel. "Kami mempunyai proses di sini yang akan menjadi lebih cekap daripada apa yang telah dilakukan sebelum ini."

Alexa Schmitz, seorang penyelidik pasca doktoral di makmal Barstow, adalah pengarang pertama kajian ini, "Gluconobacter Oxydans Knockout Collection mendapati pengekstrakan unsur nadir yang lebih baik," yang diterbitkan dalam Nature Communications.

---

Masa Post: Jul-04-2022