מקור: Phys.org

יסודות אדמה נדירים מעפרות חיוניים לחיים מודרניים, אך זיקוקם לאחר הכרייה הוא יקר, פוגע בסביבה ומתרחש בעיקר בחו"ל.

מחקר חדש מתאר הוכחת עקרון להנדסת חיידק, גלוקונובקטר אוקסידן, אשר עושה צעד ראשון גדול לקראת עמידה בביקוש הגואה ליסודות אדמה נדירים באופן התואם את העלות והיעילות של שיטות מיצוי ועידון תרמוכימיות מסורתיות, והוא נקי מספיק כדי לעמוד בתקני איכות הסביבה של ארה"ב.

"אנחנו מנסים למצוא שיטה ידידותית לסביבה, בטמפרטורה נמוכה ובלחץ נמוך, להוצאת יסודות אדמה נדירים מסלע", אמר בוז ברסטו, המחבר הבכיר של המאמר ופרופסור עוזר להנדסה ביולוגית וסביבתית באוניברסיטת קורנל.

היסודות - שמתוכם ישנם 15 בטבלה המחזורית - נחוצים לכל דבר, החל ממחשבים, טלפונים סלולריים, מסכים, מיקרופונים, טורבינות רוח, כלי רכב חשמליים ומוליכים ועד מכ"מים, סונרים, נורות LED וסוללות נטענות.

בעוד שארה"ב עשתה בעבר זיקוק של יסודות אדמה נדירים משלה, ייצור זה הופסק לפני יותר מחמישה עשורים. כיום, זיקוק יסודות אלה מתבצע כמעט אך ורק במדינות אחרות, ובמיוחד בסין.

"רוב הייצור והפקת יסודות אדמה נדירים נמצאים בידי מדינות זרות", אמר אסטבן גאזל, פרופסור חבר למדעי כדור הארץ והאטמוספירה בקורנל, מחבר המחקר. "לכן, למען ביטחון ארצנו ואורח חיינו, עלינו לחזור למסלול השליטה במשאב הזה."

כדי לענות על הצרכים השנתיים של ארה"ב ליסודות אדמה נדירים, יידרשו כ-71.5 מיליון טון (כ-78.8 מיליון טון) של עפרה גולמית כדי להפיק 10,000 קילוגרמים (כ-22,000 פאונד) של יסודות.

השיטות הנוכחיות מסתמכות על המסת סלע עם חומצה גופרתית חמה, ולאחר מכן שימוש בממסים אורגניים כדי להפריד יסודות בודדים דומים מאוד זה מזה בתמיסה.

"אנחנו רוצים למצוא דרך לייצר באג שיעשה את העבודה הזו טוב יותר", אמר ברסטו.

החיידק G. oxidans ידוע בייצור חומצה בשם ביולקסיביאנט הממיסה סלע; החיידקים משתמשים בחומצה כדי לחלץ פוספטים מיסודות אדמה נדירים. החוקרים החלו לתמרן את הגנים של G. oxidans כך שיחלץ את היסודות בצורה יעילה יותר.

לשם כך, החוקרים השתמשו בטכנולוגיה שבארסטו סייע בפיתוח, הנקראת סודוקו נוקאאוט, שאפשרה להם להשבית את 2,733 הגנים בגנום של G. oxydans אחד אחד. הצוות איחר מוטנטים, שלכל אחד מהם גן ספציפי שהוסר, כדי שיוכלו לזהות אילו גנים ממלאים תפקידים בהוצאת יסודות מהסלע.

"אני אופטימי בצורה יוצאת דופן", אמר גזל. "יש לנו כאן תהליך שיהיה יעיל יותר מכל דבר שנעשה בעבר".

אלכסה שמיץ, חוקרת פוסט-דוקטורט במעבדה של ברסטו, היא המחברת הראשונה של המחקר "Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction", שפורסם ב-Nature Communications.

---

זמן פרסום: 04 יולי 2022