zdroj:Phys.org

Prvky vzácnych zemín z rúd sú životne dôležité pre moderný život, ale ich rafinácia po ťažbe je nákladná, poškodzuje životné prostredie a väčšinou sa vyskytuje v zahraničí.

Nová štúdia opisuje dôkaz princípu pre vývoj baktérie Gluconobacter oxydans, ktorá robí veľký prvý krok k uspokojeniu prudko rastúceho dopytu po prvkoch vzácnych zemín spôsobom, ktorý zodpovedá nákladom a účinnosti tradičných metód termochemickej extrakcie a rafinácie a je dostatočne čistý na to, aby spĺňal environmentálne normy USA.

„Snažíme sa prísť s ekologickou metódou na získavanie prvkov vzácnych zemín z horniny pri nízkej teplote a nízkom tlaku,“ povedal Buz Barstow, hlavný autor článku a docent biologického a environmentálneho inžinierstva na Cornellovej univerzite.

Tieto prvky – ktorých je v periodickej tabuľke 15 – sú potrebné pre všetko od počítačov, mobilných telefónov, obrazoviek, mikrofónov, veterných turbín, elektrických vozidiel a vodičov až po radary, sonary, LED svetlá a nabíjateľné batérie.

Hoci USA kedysi rafinovali svoje vlastné prvky vzácnych zemín, táto výroba sa zastavila pred viac ako piatimi desaťročiami. V súčasnosti sa rafinácia týchto prvkov uskutočňuje takmer výlučne v iných krajinách, najmä v Číne.

„Väčšina produkcie a ťažby prvkov vzácnych zemín je v rukách zahraničných štátov,“ povedal spoluautor Esteban Gazel, docent vied o Zemi a atmosfére na Cornellovej univerzite. „Preto sa pre bezpečnosť našej krajiny a spôsobu života musíme vrátiť na cestu kontroly tohto zdroja.“

Na uspokojenie ročných potrieb USA v oblasti prvkov vzácnych zemín by bolo potrebných približne 71,5 milióna ton (približne 78,8 milióna ton) surovej rudy na vyťaženie 10 000 kilogramov (približne 22 000 libier) prvkov.

Súčasné metódy sa spoliehajú na rozpúšťanie horniny horúcou kyselinou sírovou, po čom nasleduje použitie organických rozpúšťadiel na oddelenie veľmi podobných jednotlivých prvkov od seba v roztoku.

„Chceme vymyslieť spôsob, ako vyrobiť chybu, ktorá túto prácu zvládne lepšie,“ povedal Barstow.

Baktéria G. oxydans je známa tým, že produkuje kyselinu nazývanú biolixiviant, ktorá rozpúšťa horniny; baktéria používa kyselinu na extrahovanie fosfátov zo vzácnych zemín. Výskumníci začali manipulovať s génmi baktérie G. oxydans, aby extrahovala tieto prvky efektívnejšie.

Na tento účel výskumníci použili technológiu, ktorú Barstow pomohol vyvinúť, s názvom Knockout Sudoku, ktorá im umožnila postupne deaktivovať 2 733 génov v genóme G. oxydans. Tím vybral mutanty, z ktorých každý mal vyradený špecifický gén, aby mohli identifikovať, ktoré gény hrajú úlohu pri získavaní prvkov z horniny.

„Som nesmierne optimistický,“ povedal Gazel. „Máme tu proces, ktorý bude efektívnejší ako čokoľvek, čo sa robilo predtým.“

Alexa Schmitz, postdoktorandská výskumníčka v Barstowovom laboratóriu, je prvou autorkou štúdie s názvom „Zbierka Gluconobacter oxydans Knockout zistila vylepšenú extrakciu prvkov vzácnych zemín“, publikovanej v časopise Nature Communications.

---

Čas uverejnenia: 4. júla 2022