Fonte: Phys.org

Os elementos de terras raras do minério são vitais para a vida moderna, mas refiná -los após a mineração é cara, prejudica o meio ambiente e ocorre principalmente no exterior.

Um novo estudo descreve uma prova de princípio para a engenharia de uma bactéria, Gluconobacter Oxydans, que dá um grande primeiro passo para atender à demanda de elementos de terras raras de uma maneira que corresponda ao custo e à eficiência dos métodos tradicionais de extração e refinamento tradicionais e é limpo para atender aos padrões ambientais dos EUA.

"Estamos tentando criar um método ambientalmente amigável e de baixa temperatura e baixa pressão para tirar elementos de terras raras de uma rocha", disse Buz Barstow, autor sênior do jornal e professor assistente de engenharia biológica e ambiental da Universidade de Cornell.

Os elementos - dos que existem 15 na tabela periódica - são necessários para tudo, desde computadores, telefones celulares, telas, microfones, turbinas eólicas, veículos elétricos e condutores a radares, sonares, luzes LED e baterias recarregáveis.

Enquanto os EUA já refinaram seus próprios elementos de terras raras, essa produção parou mais de cinco décadas atrás. Agora, o refinamento desses elementos ocorre quase inteiramente em outros países, principalmente na China.

"A maioria da produção e extração de elementos de terras raras está nas mãos de nações estrangeiras", disse o co-autor Esteban Gazel, professor associado de terra e ciências atmosféricas em Cornell. "Portanto, para a segurança do nosso país e do modo de vida, precisamos voltar ao caminho para controlar esse recurso".

Para atender às necessidades anuais dos elementos de terras raras, aproximadamente 71,5 milhões de toneladas (~ 78,8 milhões de toneladas) de minério bruto seriam obrigadas a extrair 10.000 kg (~ 22.000 libras) de elementos.

Os métodos atuais dependem da dissolução de rochas com ácido sulfúrico quente, seguido de solventes orgânicos para separar elementos individuais muito semelhantes um do outro em uma solução.

"Queremos descobrir uma maneira de fazer um bug que faça esse trabalho melhor", disse Barstow.

G. Oxydans é conhecido por fazer um ácido chamado biolixiviant que dissolve rocha; As bactérias usam o ácido para puxar fosfatos de elementos de terras raras. Os pesquisadores começaram a manipular os genes de G. oxydans, para extrair os elementos com mais eficiência.

Para isso, os pesquisadores usaram uma tecnologia que a Barstow ajudou a desenvolver, chamada Knockout Sudoku, que lhes permitiu desativar os 2.733 genes no genoma de G. oxydans um por um. Os mutantes com curadoria de equipes, cada um com um gene específico nocauteado, para que eles pudessem identificar quais genes desempenham papéis em tirar elementos do rock.

"Estou incrivelmente otimista", disse Gazel. "Temos um processo aqui que será mais eficiente do que qualquer coisa que foi feita antes".

Alexa Schmitz, pesquisador de pós -doutorado no laboratório de Barstow, é o primeiro autor do estudo, "Gluconobacter Oxydans Knockout Collection encontra uma extração aprimorada de elementos de terra rara", publicada na Nature Communications.

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Hora de postagem: JUL-04-2022