باکتری‌ها ممکن است کلید استخراج پایدار عناصر کمیاب باشند
منبع: Phys.orgعناصر خاکی کمیاب از سنگ معدن برای زندگی مدرن حیاتی هستند، اما پالایش آنها پس از استخراج پرهزینه است، به محیط زیست آسیب می‌رساند و عمدتاً در خارج از کشور یافت می‌شود.یک مطالعه جدید، اثباتی بر اصول مهندسی یک باکتری به نام گلوکونوباکتر اکسیدانس ارائه می‌دهد که گامی بزرگ در جهت برآورده کردن تقاضای روزافزون عناصر خاکی کمیاب برمی‌دارد، به گونه‌ای که با هزینه و کارایی روش‌های سنتی استخراج و پالایش ترموشیمیایی مطابقت داشته باشد و به اندازه کافی پاک باشد تا استانداردهای زیست‌محیطی ایالات متحده را برآورده کند.باز بارستو، نویسنده ارشد مقاله و استادیار مهندسی زیستی و محیط زیست در دانشگاه کرنل، گفت: «ما در تلاشیم تا روشی سازگار با محیط زیست، در دمای پایین و فشار پایین برای استخراج عناصر خاکی کمیاب از سنگ ارائه دهیم.»این عناصر - که ۱۵ مورد از آنها در جدول تناوبی وجود دارد - برای همه چیز از رایانه‌ها، تلفن‌های همراه، صفحه نمایش‌ها، میکروفون‌ها، توربین‌های بادی، وسایل نقلیه الکتریکی و رساناها گرفته تا رادارها، سونارها، چراغ‌های LED و باتری‌های قابل شارژ ضروری هستند.در حالی که ایالات متحده زمانی عناصر خاکی کمیاب خود را تصفیه می‌کرد، این تولید بیش از پنج دهه پیش متوقف شد. اکنون، تصفیه این عناصر تقریباً به طور کامل در کشورهای دیگر، به ویژه چین، انجام می‌شود.استبان گازل، دانشیار علوم زمین و جوی در دانشگاه کرنل و از نویسندگان این مقاله، گفت: «بخش عمده‌ای از تولید و استخراج عناصر خاکی کمیاب در دست کشورهای خارجی است. بنابراین برای امنیت کشورمان و شیوه زندگی‌مان، باید به مسیر کنترل این منبع بازگردیم.»برای تأمین نیاز سالانه ایالات متحده به عناصر خاکی کمیاب، تقریباً ۷۱.۵ میلیون تن (۷۸.۸ میلیون تن) سنگ معدن خام برای استخراج ۱۰،۰۰۰ کیلوگرم (۲۲،۰۰۰ پوند) عنصر مورد نیاز است.روش‌های فعلی بر حل کردن سنگ با اسید سولفوریک داغ و به دنبال آن استفاده از حلال‌های آلی برای جدا کردن عناصر بسیار مشابه از یکدیگر در یک محلول متکی هستند.بارستو گفت: «ما می‌خواهیم راهی برای ساخت حشره‌ای پیدا کنیم که این کار را بهتر انجام دهد.»باکتری G. oxydans به خاطر تولید اسیدی به نام biolixiviant که سنگ را حل می‌کند، شناخته شده است؛ این باکتری از این اسید برای استخراج فسفات از عناصر خاکی کمیاب استفاده می‌کند. محققان شروع به دستکاری ژن‌های G. oxydans کرده‌اند تا این باکتری عناصر را با کارایی بیشتری استخراج کند.برای انجام این کار، محققان از فناوری‌ای به نام Knockout Sudoku که بارستو در توسعه آن نقش داشت، استفاده کردند که به آنها اجازه می‌داد ۲۷۳۳ ژن موجود در ژنوم G. oxydans را یک به یک غیرفعال کنند. این تیم، جهش‌یافته‌هایی را که هر کدام یک ژن خاص در آنها غیرفعال شده بود، انتخاب کردند تا بتوانند شناسایی کنند که کدام ژن‌ها در استخراج عناصر از سنگ نقش دارند.گزل گفت: «من فوق‌العاده خوش‌بین هستم. ما اینجا فرآیندی داریم که از هر کاری که قبلاً انجام شده، کارآمدتر خواهد بود.»الکسا اشمیتز، محقق پسادکترا در آزمایشگاه بارستو، نویسنده‌ی اول مطالعه‌ی «مجموعه‌ی حذفی گلوکونوباکتر اکسیدانس، استخراج عناصر کمیاب زمین را بهبود می‌بخشد» است که در مجله‌ی Nature Communications منتشر شده است.زمان ارسال: ژوئیه-04-2022
