fonte:Phys.org

Os elementos de terras raras do minério são vitais para a vida moderna, mas refiná-los após a mineração é caro, 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 representa um grande primeiro passo para atender à crescente demanda por elementos de terras raras de uma forma que corresponde ao custo e à eficiência dos métodos tradicionais de extração e refino termoquímicos e é limpa o suficiente para atender aos padrões ambientais dos EUA.

“Estamos tentando criar um método ecologicamente correto, de baixa temperatura e baixa pressão para extrair elementos de terras raras de uma rocha”, disse Buz Barstow, autor sênior do artigo e professor assistente de engenharia biológica e ambiental na Universidade Cornell.

Os elementos — dos quais há 15 na tabela periódica — são necessários para tudo, desde computadores, celulares, telas, microfones, turbinas eólicas, veículos elétricos e condutores até radares, sonares, luzes LED e baterias recarregáveis.

Embora os EUA já tenham refinado seus próprios elementos de terras raras, essa produção foi interrompida há mais de cinco décadas. Atualmente, o refino desses elementos ocorre quase inteiramente em outros países, especialmente na China.

“A maior parte da produção e extração de elementos de terras raras está nas mãos de nações estrangeiras”, disse o coautor Esteban Gazel, professor associado de ciências da terra e atmosféricas em Cornell. “Portanto, para a segurança do nosso país e do nosso modo de vida, precisamos retomar o controle desse recurso.”

Para atender às necessidades anuais dos EUA por elementos de terras raras, seriam necessárias cerca de 71,5 milhões de toneladas (~78,8 milhões de toneladas) de minério bruto para extrair 10.000 quilos (~22.000 libras) de elementos.

Os métodos atuais baseiam-se na dissolução de rochas com ácido sulfúrico quente, seguido pelo uso de solventes orgânicos para separar elementos individuais muito semelhantes entre si em uma solução.

“Queremos descobrir uma maneira de criar um bug que faça esse trabalho melhor”, disse Barstow.

G. oxydans é conhecida por produzir um ácido chamado biolixiviante, que dissolve rochas; a bactéria usa o ácido para extrair fosfatos de elementos de terras raras. Os pesquisadores começaram a manipular os genes de G. oxydans para que ela extraia os elementos com mais eficiência.

Para isso, os pesquisadores usaram uma tecnologia que Barstow ajudou a desenvolver, chamada Knockout Sudoku, que lhes permitiu desativar os 2.733 genes do genoma de G. oxydans, um por um. A equipe selecionou mutantes, cada um com um gene específico desativado, para que pudessem identificar quais genes desempenham um papel na extração de elementos da rocha.

“Estou incrivelmente otimista”, disse Gazel. “Temos um processo aqui que será mais eficiente do que tudo o que já foi feito.”

Alexa Schmitz, pesquisadora de pós-doutorado no laboratório de Barstow, é a primeira autora do estudo “Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction” (Coleção de knockout de Gluconobacter oxydans encontra extração aprimorada de elementos de terras raras), publicado na Nature Communications.

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Horário da publicação: 04/07/2022