《全球铁合金网》2021-11-24:发表在Nature Communications上的一项新研究描述了一种工程细菌Gluconobacter oxydans的原理证明,它迈出了第一步,以与传统热化学提取和精炼方法的成本和效率相匹配的方式满足不断增长的稀土元素需求。清洁度足以满足美国环保标准。
该论文的资深作者、康奈尔大学助理教授巴兹·巴斯托(Buz Barstow)在一份声明中说:“我们正试图提出一种环保、低温、低压的方法,从岩石中提取稀土元素。”媒体声明。
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为了满足美国每年对稀土元素的需求,大约需要7150万吨原矿才能提取10,000公斤元素。
目前的方法依赖于用热硫酸溶解岩石,然后使用有机溶剂将溶液中非常相似的单个元素彼此分离。
Barstow说:“我们想找到一种方法来制作一个可以更好地完成这项工作的错误。”
G.oxydans以制造一种叫做biolixivian的酸来溶解岩石而闻名。细菌使用酸从稀土元素中提取磷酸盐。因此,Barstow和他的团队开始操纵G.oxydans的基因,以便更有效地提取元素。
为此,研究人员使用了一种称为Knockout Sudoku的技术,该技术使他们能够一个一个地禁用G.oxydans基因组中的2,733个基因。该团队策划了突变体,每个突变体都有一个特定的基因被敲除,因此他们可以确定哪些基因在从岩石中提取元素方面发挥作用。
主要作者Alexa Schmitz随后确定了与G.oxydans的两个系统相关的基因;一种是抑制酸化,另一种是加速酸化。
“我们相信这个突变体无法判断它什么时候有足够的磷酸盐,所以它会不断产生酸性生物浸出剂来溶解更多,”施密茨说。
该团队还在努力寻找调节加速产酸基因的方法。他们希望创建一个系统,让细菌以廉价的纤维素衍生糖为能量运行。
“我非常乐观,”文章的合著者、地球和大气科学副教授埃斯特班·盖泽尔说。“我们这里的流程将比以前所做的任何事情都更有效率。”
在这项研究中,Gazel的实验室帮助开发了质谱技术,Schmitz用这种技术来测量突变体暴露于矿石的溶液中稀土元素的浓度。“对于一些突变体,他们能够从矿石中获得非常高浓度的稀土元素,”加泽尔说。