Los elementos de tierras raras del mineral son vitales para la vida moderna, pero refinarlos después de la extracción es costoso, daña el medio ambiente y se produce principalmente en el extranjero.
Un nuevo estudio describe una prueba de principio para diseñar una bacteria, Gluconobacter oxydans, que da un gran primer paso para satisfacer la creciente demanda de elementos de tierras raras de una manera que coincide con el costo y la eficiencia de los métodos tradicionales de extracción y refinamiento termoquímicos y es limpiasuficiente para cumplir con los estándares ambientales de EE. UU..
"Estamos tratando de encontrar un método ecológico, de baja temperatura y baja presión para extraer elementos de tierras raras de una roca", dijo Buz Barstow, autor principal del artículo y profesor asistente de biología y medio ambiente.ingeniería en la Universidad de Cornell.
Los elementos, de los cuales hay 15 en la tabla periódica, son necesarios para todo, desde computadoras, teléfonos celulares, pantallas, micrófonos, turbinas eólicas, vehículos eléctricos y conductores hasta radares, sonares, luces LED y baterías recargables.
Si bien EE. UU. Una vez refinó sus propios elementos de tierras raras, esa producción se detuvo hace más de cinco décadas. Ahora, el refinamiento de estos elementos tiene lugar casi por completo en otros países, particularmente China.
"La mayor parte de la producción y extracción de elementos de tierras raras está en manos de naciones extranjeras", dijo el coautor Esteban Gazel, profesor asociado de ciencias de la tierra y la atmósfera en Cornell. "Por lo tanto, por la seguridad de nuestro país y nuestra forma de vida, tenemos que volver a encarrilarnos para controlar ese recurso ".
Para satisfacer las necesidades anuales de los Estados Unidos de elementos de tierras raras, se necesitarían aproximadamente 71,5 millones de toneladas ~ 78,8 millones de toneladas de mineral crudo para extraer 10,000 kilogramos ~ 22,000 libras de elementos.
Los métodos actuales se basan en disolver la roca con ácido sulfúrico caliente, seguido del uso de solventes orgánicos para separar elementos individuales muy similares entre sí en una solución.
"Queremos encontrar una manera de hacer un error que haga mejor ese trabajo", dijo Barstow.
G. oxydans es conocido por producir un ácido llamado biolixiviante que disuelve la roca; la bacteria usa el ácido para extraer fosfatos de los elementos de tierras raras. Los investigadores han comenzado a manipular los genes de G. oxydans para que extraiga los elementos de manera más eficiente.
Para hacerlo, los investigadores utilizaron una tecnología que Barstow ayudó a desarrollar, llamada Knockout Sudoku, que les permitió desactivar los 2733 genes en el genoma de G. oxydans uno por uno. El equipo seleccionó mutantes, cada uno con un gen específico eliminado, para que pudieran identificar qué genes desempeñan un papel en la extracción de elementos de la roca.
"Soy increíblemente optimista", dijo Gazel. "Tenemos un proceso aquí que va a ser más eficiente que cualquier cosa que se haya hecho antes".
Alexa Schmitz, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Barstow, es la primera autora del estudio, "La colección Knockout de Gluconobacter oxydans encuentra una extracción mejorada de elementos de tierras raras", publicado en Comunicaciones de la naturaleza .
El estudio fue financiado por el Cornell Atkinson Center for Sustainability, el Cornell Energy Systems Institute, el Burroughs Welcome Fund y la Advanced Research Projects Agency-Energy.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Cornell . Original escrito por Krishna Ramanujan, cortesía de Cornell Chronicle. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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