Quelle: Phys.org

Seltenerdelemente aus dem Erz sind für das moderne Leben von entscheidender Bedeutung, aber nach dem Bergbau zu verfeinern, ist kostspielig, schadet die Umwelt und tritt hauptsächlich im Ausland auf.

Eine neue Studie beschreibt einen Beweis für die Konstruktion eines Bakteriums, Gluconobacter Oxydans, der einen großen ersten Schritt zur Erfüllung der nachgezogenen Nachfrage von Seltenerdelementen in einer Weise unternimmt, die den Kosten und Effizienz traditioneller thermochemischer Extraktions- und Verfeinerungsmethoden entspricht und sauber genug ist, um die Umweltstandards der USA zu erfüllen.

"Wir versuchen, eine umweltfreundliche, niedrige Temperatur- und niedrig Druckmethode zu entwickeln, um Seltenerdelemente aus einem Felsen zu holen", sagte Buz Barstow, der leitende Autor der Zeitung und Assistenzprofessor für biologische und Umwelttechnik an der Cornell University.

Die Elemente - von denen es 15 in der Periodenzüchtertabelle gibt - sind für alles erforderlich, von Computern, Mobiltelefonen, Bildschirmen, Mikrofonen, Windturbinen, Elektrofahrzeugen und Leitern bis hin zu Radarern, Sonaren, LED -Leuchten und wiederaufladbaren Batterien.

Während die USA einst ihre eigenen Seltenerdelemente verfeinert haben, hörte diese Produktion vor mehr als fünf Jahrzehnten auf. Jetzt findet die Verfeinerung dieser Elemente fast ausschließlich in anderen Ländern, insbesondere in China, statt.

"Die Mehrheit der Produktion und Extraktion von Seltenerdelementen liegt in den Händen fremder Nationen", sagte Co-Autorin Esteban Gazel, Associate Professor für Erde und Atmosphäre in Cornell. "Für die Sicherheit unseres Landes und unserer Lebensweise müssen wir wieder auf dem richtigen Weg kommen, um diese Ressource zu kontrollieren."

Um die US -jährlichen Bedürfnisse für Seltenerdelemente zu erfüllen, wären rund 71,5 Millionen Tonnen (~ 78,8 Millionen Tonnen) Roherz erforderlich, um 10.000 Kilogramm (~ 22.000 Pfund) Elemente zu extrahieren.

Aktuelle Methoden beruhen auf dem Auflösen von Gesteinen mit heißer Schwefelsäure, gefolgt von organischen Lösungsmitteln, um sehr ähnliche einzelne Elemente in einer Lösung voneinander zu trennen.

"Wir wollen einen Weg finden, um einen Fehler zu machen, der diesen Job besser macht", sagte Barstow.

G. Oxydans ist dafür bekannt, eine Säure namens Biolixiviant zu machen, die Gestein auflöst; Die Bakterien verwendet die Säure, um Phosphate aus Seltenerdelementen zu ziehen. Die Forscher haben begonnen, die Gene von G. oxydans zu manipulieren, damit die Elemente effizienter extrahiert werden.

Zu diesem Zweck verwendeten die Forscher eine Technologie, die Barstow entwickelte, die als Knockout Sudoku genannt wurde, die es ihnen ermöglichte, die 2.733 Gene in G. Oxydans 'Genom einzeln zu deaktivieren. Das Team kuratierte Mutanten mit jeweils ein bestimmtes Gen aus, damit sie identifizieren konnten, welche Gene Rollen spielen, um Elemente aus Rock zu holen.

"Ich bin unglaublich optimistisch", sagte Gazel. "Wir haben hier einen Prozess, der effizienter sein wird als alles, was zuvor gemacht wurde."

Alexa Schmitz, ein Postdoktorandforscher in Barstows Labor, ist erster Autor der Studie „Gluconobacter Oxydans Knockout Collection findet eine verbesserte Extraktion von Seltenerdenelementen“, die in Nature Communications veröffentlicht wurde.

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Postzeit: Jul-04-2022