Fonte: Phys.org

Gli elementi delle terre rare dal minerale sono vitali per la vita moderna ma perfezionarli dopo che l'estrazione è costosa, danneggia l'ambiente e si verificano principalmente all'estero.

Un nuovo studio descrive una prova del principio per l'ingegneria di un batterio, i gluconobacter oxydans, che fa un grande primo passo per soddisfare la domanda di elementi di terre rare alle stelle in un modo che corrisponda al costo e all'efficienza dei tradizionali metodi di estrazione termochimica e raffinamento e è abbastanza pulito da soddisfare gli standard ambientali.

"Stiamo cercando di elaborare un metodo ecologico, a bassa temperatura e a bassa pressione per far uscire gli elementi delle terre rare da una roccia", ha affermato Buz Barstow, autore senior del giornale e assistente professore di ingegneria biologica e ambientale presso la Cornell University.

Gli elementi - di cui ci sono 15 nella tavola periodica - sono necessari per tutto, da computer, telefoni cellulari, schermi, microfoni, turbine eoliche, veicoli elettrici e conduttori a radar, sonar, luci a LED e batterie ricaricabili.

Mentre gli Stati Uniti una volta perfezionarono i propri elementi delle terre rare, quella produzione si fermò più di cinque decenni fa. Ora, il raffinamento di questi elementi avviene quasi interamente in altri paesi, in particolare la Cina.

"La maggior parte della produzione e l'estrazione degli elementi delle terre rare è nelle mani di nazioni straniere", ha affermato il co-autore Esteban Gazel, professore associato di terra e scienze atmosferiche a Cornell. "Quindi per la sicurezza del nostro paese e dello stile di vita, dobbiamo tornare in pista per controllare quella risorsa."

Per soddisfare le esigenze annuali degli Stati Uniti per elementi della terra rara, sarebbero necessari circa 71,5 milioni di tonnellate (~ 78,8 milioni di tonnellate) di minerale grezzo per estrarre 10.000 chilogrammi (~ 22.000 sterline) di elementi.

I metodi attuali si basano sul dissoluzione della roccia con acido solforico caldo, seguiti dall'uso di solventi organici per separare singoli elementi molto simili l'uno dall'altro in una soluzione.

"Vogliamo trovare un modo per rendere un bug che fa meglio quel lavoro", ha detto Barstow.

G. Oxydans è noto per creare un acido chiamato biolixivant che dissolve la roccia; I batteri usano l'acido per estrarre fosfati da elementi della terra rara. I ricercatori hanno iniziato a manipolare i geni di G. oxydans, quindi estrae gli elementi in modo più efficiente.

Per fare ciò, i ricercatori hanno utilizzato una tecnologia che Barstow ha aiutato a sviluppare, chiamata Knockout Sudoku, che ha permesso loro di disabilitare i 2.733 geni nel genoma di G. Oxydans uno per uno. Il team ha curato i mutanti, ognuno con un gene specifico eliminato, in modo da poter identificare quali geni svolgono ruoli nel ottenere elementi fuori dalla roccia.

"Sono incredibilmente ottimista", ha detto Gazel. "Abbiamo un processo qui che sarà più efficiente di qualsiasi cosa sia stata fatta prima."

Alexa Schmitz, ricercatore post -dottorato nel laboratorio di Barstow, è il primo autore dello studio, "La collezione knockout di Gluconobacter Oxydans trova un miglioramento dell'estrazione di elementi di terre rare", pubblicato in Nature Communications.

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Tempo post: JUL-04-2022