Ученые создают запрограммированных микробов для добычи редкоземельных металлов

Министерства энергетики США выделило 1 миллион долларов исследователям из Корнельского института энергетических систем, которые создают запрограммированных микробов для добычи редкоземельных металлов, используемых в бытовой электронике и передовых возобновляемых источниках энергии.

По данным Геологической службы США, большинство редкоземельных элементов в мире ( всего их 17 в периодической таблице) — были добыты в Китае за последнюю четверть века. Но процессы добычи и отделения ценных элементов от шлака, создают токсичные отходы и наносят серьезный ущерб окружающей среде.

Этот проект исследователей из Корнелла, развивает концепцию биологической добычи редкоземельных элементов в США.

«Биология предлагает альтернативу отвратительному для окружающей среды способу, которым мы сейчас добываем и очищаем редкоземельные элементы.

Биологические возможности очень перспективны; мы просто не воспользовались этим. Наши новые технологии могут помочь оживить отрасль редкоземельных металлов в США и предоставить новый источник этих важнейших элементов для будущих энергетических технологий», — говорит главный исследователь Баз Барстоу, доцент кафедры биологической и экологической инженерии Колледжа сельского хозяйства и наук о жизни (CALS).

Редкоземельные элементы увеличивают выработку энергии ветра и солнца, а производители бытовой электроники, например смартфонов, полагаются на эти элементы, чтобы приложения работали должным образом.

Индустрия редкоземельных металлов в США процветала 30 лет назад, но впоследствии пострадала из-за отсутствия новых технологий добычи и экономической неэффективности. По словам Барстоу, с появлением новых биологических способов извлечения этих элементов можно возродить эту отрасль американской промышленности.

«Это может продемонстрировать потенциал инженерных микробов для решения проблем, связанных с устойчивой энергетикой, включая искусственный фотосинтез, омоложение и переработку батарей, производство биотоплива, а также улавливание и связывание углекислого газа. Это может способствовать быстрому расширению внедрения устойчивых энергетических технологий», — описывает перспективы нового открытия Баз Барстоу.

Группа исследователей, начнет с разработки микроба (Gluconobacter oxydans) для растворения монацита, фосфатной породы, содержащей редкоземельные элементы эрбий, торий и лантан.

«Мы возьмем микроб, способный растворять минералы в горных породах, и мы сможем заставить микроб извлекать эти минералы быстрее и эффективнее. Мы можем более избирательно извлекать имеено редкоземельные минералы», — Баз Барстоу.

Ученые выращивают синтетические кристаллы монацита в печи с заданной концентрацией редкоземельных элементов. Эти кристаллы будут предоставлены группе синтетических биологов для экспериментов по выщелачиванию с различными штаммами глюконобактерий.

Цель состоит в том, чтобы проверить эффективность этих синтезированных организмов в выделении редкоземельных элементов из руды.

«Этот процесс происходит в природе, но очень медленно. Например, металлы выщелачиваются из минералов в результате процессов выветривания, а некоторые из них опосредованы биологией, поэтому морская вода соленая. Это натрий с континентов, который сделал океаны солеными
Это большая часть эволюции планеты и естественных циклов элементов.

Мы находимся в совершенно новой области, которая объединяет эксперименты по синтетической биологии с нашим пониманием минералов для решения проблем 21 века», — говорят исследователи.