المصدر: Phys.org

العناصر الأرضية النادرة من الخام أمر حيوي للحياة الحديثة ولكن تحسينها بعد التعدين مكلف ، ويضر بالبيئة ويحدث في الغالب في الخارج.

تصف دراسة جديدة دليلًا على مبدأ هندسة البكتيريا ، أوكسيدز Gluconobacter ، والتي تتخذ خطوة أولى كبيرة نحو تلبية الطلب على العناصر الأرضية النادرة التي تتطابق مع تكلفة وكفاءة استخراج الكيمياء الحرارية التقليدية وتنظيفها وهي نظيفة بدرجة كافية لتلبية المعايير البيئية الأمريكية.

وقال بوز بارستو ، مؤلف كبير المؤلفين في الورقة وأستاذ مساعد في الهندسة البيولوجية والبيئية بجامعة كورنيل: "نحاول التوصل إلى طريقة صديقة للبيئة ودرجات حرارة منخفضة وضغوط منخفضة للحصول على عناصر أرضية نادرة من صخرة".

العناصر - التي يوجد بها 15 في الجدول الدوري - ضرورية لكل شيء من أجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة والشاشات والميكروفونات وتوربينات الرياح والسيارات الكهربائية والموصلات إلى الرادارات والسونار وأضواء LED والبطاريات القابلة لإعادة الشحن.

في حين أن الولايات المتحدة صقلت ذات مرة عناصر الأرض النادرة ، توقف هذا الإنتاج منذ أكثر من خمسة عقود. الآن ، يتم تحسين هذه العناصر بالكامل تقريبًا في بلدان أخرى ، وخاصة الصين.

وقالت إيسبان جازيل ، المؤلفة المشاركة في كورنيل: "غالبية إنتاج عناصر الأرض النادرة واستخلاصها في أيدي الدول الأجنبية". "لذلك من أجل أمن بلدنا وطريقة الحياة ، نحتاج إلى العودة إلى المسار الصحيح للسيطرة على هذا المورد."

لتلبية الاحتياجات السنوية الأمريكية للعناصر الأرضية النادرة ، سيكون هناك حاجة إلى حوالي 71.5 مليون طن (حوالي 78.8 مليون طن) من خام الخام لاستخراج 10000 كيلوغرام (حوالي 22000 جنيه) من العناصر.

تعتمد الطرق الحالية على إذابة الصخور بحمض الكبريتيك الساخن ، متبوعًا باستخدام المذيبات العضوية لفصل عناصر فردية متشابهة جدًا عن بعضها البعض في محلول.

وقال بارستو: "نريد أن نتعرف على طريقة لجعل خطأ يقوم بهذه المهمة بشكل أفضل".

تشتهر G. Oxydans بصنع حمض يسمى Biolixiviant يذوب الصخور ؛ تستخدم البكتيريا الحمض لسحب الفوسفات من عناصر أرضية نادرة. بدأ الباحثون في معالجة جينات G. Oxydans بحيث يستخلص العناصر بشكل أكثر كفاءة.

للقيام بذلك ، استخدم الباحثون تقنية ساعدت بارستو في تطويرها ، تسمى خروج المغلوب سودوكو ، والتي سمحت لهم بتعطيل الجينات البالغة 2733 في جينوم G. Oxydans واحدًا تلو الآخر. قام الفريق برعاية المسوخ ، ولكل منهما جين معين ، حتى يتمكنوا من تحديد الجينات التي تلعب الأدوار في إخراج عناصر من موسيقى الروك.

"أنا متفائل بشكل لا يصدق" ، قال جازيل. "لدينا عملية هنا ستكون أكثر كفاءة من أي شيء تم القيام به من قبل."

أليكسا شميتز ، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر بارستو ، مؤلف أول دراسة ، "تجد مجموعة غلوكونوباكتر أوكسيدين للضربة القاضية تحسن استخراج العناصر الأرضية النادرة" ، المنشورة في Nature Communications.

---

وقت النشر: يوليو -04-2022