Quell: Phys.org

Selten Äerdmetaller aus Äerz si vital fir dat modernt Liewen, awer hir Raffinéierung nom Ofbau ass deier, schued der Ëmwelt a fënnt meeschtens am Ausland statt.

Eng nei Studie beschreift e Beweis vum Prinzip fir d'Entwécklung vun engem Bakterium, Gluconobacter oxydans, deen en éischte grousse Schrëtt mécht fir den immens steigende Bedierfnes u seltenen Äerdelementer ze decken, op eng Manéier déi de Käschten an Effizienz vun traditionelle thermochemeschen Extraktiouns- a Raffinéierungsmethoden entsprécht a propper genuch ass fir d'US-Ëmweltnormen ze erfëllen.

„Mir probéieren eng ëmweltfrëndlech Method bei niddreger Temperatur an niddregem Drock z'entwéckelen, fir rar Äerdmetaller aus engem Gestengs ze kréien“, sot de Buz Barstow, den Haaptauteur vun der Publikatioun an Assistenzprofesser fir biologesch an Ëmweltingenieurwesen op der Cornell University.

D'Elementer – vun deenen et 15 am Periodesystem gëtt – si fir alles noutwendeg, vu Computeren, Handyen, Schiirme, Mikrofonen, Wandturbinnen, Elektroautoen a Leeder bis hin zu Radaren, Sonaren, LED-Luuchten an nofëllbare Batterien.

Wärend d'USA fréier hir eege selten Äerdmetaller raffinéiert hunn, huet dës Produktioun viru méi wéi fënnef Joerzéngte gestoppt. Elo fënnt d'Raffinéierung vun dësen Elementer bal ausschliisslech an anere Länner statt, virun allem a China.

„De gréissten Deel vun der Produktioun an der Extraktioun vu seltenen Äerdelementer ass an den Hänn vun auslännesche Natiounen“, sot de Co-Auteur Esteban Gazel, Associate Professor fir Äerd- a Atmosphärwëssenschaften zu Cornell. „Also fir d'Sécherheet vun eisem Land a Liewensweis musse mir erëm op de richtege Wee kommen, fir dës Ressource ze kontrolléieren.“

Fir den jäerleche Bedarf an den USA u seltenen Äerdmetaller ze decken, géife ronn 71,5 Milliounen Tonnen (~78,8 Milliounen Tonnen) Réierz gebraucht ginn, fir 10.000 Kilogramm (~22.000 Pond) Elementer ze extrahéieren.

Déi aktuell Methode baséieren op der Opléisung vu Gestengs mat waarmer Schwefelsäure, gefollegt vun der Benotzung vun organesche Léisungsmëttelen, fir ganz ähnlech eenzel Elementer an enger Léisung vuneneen ze trennen.

„Mir wëlle e Wee fannen, fir e Käfer ze maachen, deen dës Aarbecht besser mécht“, sot de Barstow.

G. oxydans ass bekannt dofir, eng Säure mam Numm Biolixiviant ze produzéieren, déi Gestengs opléist; d'Bakterien benotzen d'Säure fir Phosphate aus seltenen Äerdelementer ze zéien. D'Fuerscher hunn ugefaang, d'Genen vu G. oxydans ze manipuléieren, fir d'Elementer méi effizient ze extrahéieren.

Fir dëst ze maachen, hunn d'Fuerscher eng Technologie benotzt, déi de Barstow matentwéckelt huet, genannt Knockout Sudoku, déi et hinnen erlaabt huet, déi 2.733 Genen am Genom vu G. oxydans een nom aneren auszeschalten. D'Team huet Mutanten zesummegestallt, jidderee mat engem spezifesche Gen, deen ausgeschalt gouf, fir datt si identifizéiere konnten, wéi eng Genen eng Roll spillen, fir Elementer aus dem Gestengs erauszekréien.

„Ech sinn immens optimistesch“, sot de Gazel. „Mir hunn hei e Prozess, deen méi effizient wäert sinn, wéi alles, wat virdru gemaach gouf.“

D'Alexa Schmitz, eng Postdoktorand am Laboratoire vum Barstow, ass d'éischt Autorin vun der Studie "Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction", déi an Nature Communications publizéiert gouf.

---

Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 04. Juli 2022