kaynak:Phys.org

Cevherden elde edilen nadir toprak elementleri modern yaşam için hayati öneme sahiptir, ancak bunları çıkardıktan sonra rafine etmek maliyetlidir, çevreye zarar verir ve çoğunlukla yurtdışında bulunur.

Yeni bir araştırma, geleneksel termokimyasal çıkarma ve rafinasyon yöntemlerinin maliyeti ve verimliliğiyle eşleşen ve ABD çevre standartlarını karşılayacak kadar temiz olan, hızla artan nadir toprak elementleri talebini karşılamaya yönelik büyük bir ilk adım atan Gluconobacter oxydans adlı bir bakterinin mühendisliğine ilişkin bir ilke kanıtını açıklıyor.

Makalenin kıdemli yazarı ve Cornell Üniversitesi'nde biyolojik ve çevre mühendisliği yardımcı doçenti olan Buz Barstow, "Nadir toprak elementlerini bir kayadan çıkarmak için çevre dostu, düşük sıcaklık ve düşük basınç yöntemi geliştirmeye çalışıyoruz" dedi.

Periyodik tabloda 15 tane bulunan elementler; bilgisayarlardan cep telefonlarına, ekranlardan mikrofonlara, rüzgar türbinlerinden elektrikli araçlara, iletkenlerden radarlara, sonarlardan LED ışıklara ve şarj edilebilir pillere kadar her şey için gereklidir.

ABD bir zamanlar kendi nadir toprak elementlerini rafine ederken, bu üretim elli yıldan fazla bir süre önce durdu. Şimdi, bu elementlerin rafine edilmesi neredeyse tamamen diğer ülkelerde, özellikle Çin'de gerçekleşiyor.

Cornell'de yer ve atmosfer bilimleri doçenti olan ortak yazar Esteban Gazel, "Nadir toprak elementi üretimi ve çıkarımının büyük çoğunluğu yabancı ülkelerin elindedir" dedi. "Bu nedenle ülkemizin ve yaşam tarzımızın güvenliği için bu kaynağı kontrol etme yoluna geri dönmemiz gerekiyor."

ABD'nin yıllık nadir toprak elementleri ihtiyacını karşılamak için, 10.000 kilogram (~22.000 pound) element çıkarmak için yaklaşık 71,5 milyon ton (~78,8 milyon ton) ham cevhere ihtiyaç duyulacaktır.

Mevcut yöntemler, kayayı sıcak sülfürik asitle çözmeye ve ardından çözeltideki birbirine çok benzeyen bireysel elementleri birbirinden ayırmak için organik çözücüler kullanmaya dayanır.

Barstow, "Bu işi daha iyi yapan bir hata üretmenin bir yolunu bulmak istiyoruz" dedi.

G. oxydans, kayayı eriten biolixiviant adlı bir asit üretmesiyle bilinir; bakteri, asidi nadir toprak elementlerinden fosfatları çekmek için kullanır. Araştırmacılar, G. oxydans'ın genlerini manipüle etmeye başladılar, böylece elementleri daha verimli bir şekilde çıkarabiliyor.

Bunu yapmak için araştırmacılar, Barstow'un geliştirmeye yardımcı olduğu Knockout Sudoku adlı bir teknolojiyi kullandılar. Bu teknoloji, G. oxydans'ın genomundaki 2.733 geni tek tek devre dışı bırakmalarına olanak sağladı. Ekip, her biri belirli bir geni devre dışı bırakılmış mutantlar seçti ve böylece hangi genlerin kayadan elementleri çıkarmada rol oynadığını belirleyebildiler.

"İnanılmaz derecede iyimserim," dedi Gazel. "Burada daha önce yapılmış her şeyden daha verimli olacak bir sürecimiz var."

Barstow'un laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan Alexa Schmitz, Nature Communications'da yayınlanan "Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction" adlı çalışmanın baş yazarıdır.

---

Gönderi zamanı: Tem-04-2022