fuente:Phys.org

Los elementos de tierras raras presentes en los minerales son vitales para la vida moderna, pero refinarlos después de la extracción es costoso, daña el medio ambiente y, en su mayoría, se produce en el extranjero.

Un nuevo estudio describe una prueba de principio para diseñar una bacteria, Gluconobacter oxydans, que supone un gran primer paso para satisfacer la creciente demanda de elementos de tierras raras de una manera que coincida con el coste y la eficiencia de los métodos tradicionales de extracción y refinamiento termoquímico y sea lo suficientemente limpia para cumplir con los estándares medioambientales de Estados Unidos.

"Estamos tratando de encontrar un método respetuoso con el medio ambiente, de baja temperatura y baja presión para extraer elementos de tierras raras de una roca", dijo Buz Barstow, autor principal del artículo y profesor adjunto de ingeniería biológica y ambiental 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 Estados Unidos refinaba sus propios elementos de tierras raras, esa producción se detuvo hace más de cinco décadas. Actualmente, el refinamiento de estos elementos se realiza casi exclusivamente en otros países, en particular en China.

“La mayor parte de la producción y extracción de tierras raras está en manos de naciones extranjeras”, declaró el coautor Esteban Gazel, profesor asociado de ciencias de la tierra y la atmósfera en Cornell. “Por lo tanto, para la seguridad de nuestro país y nuestro estilo de vida, necesitamos retomar el control de este recurso”.

Para satisfacer las necesidades anuales de elementos de tierras raras de Estados Unidos, se necesitarían aproximadamente 71,5 millones de toneladas (~78,8 millones de toneladas) de mineral en bruto para extraer 10.000 kilogramos (~22.000 libras) de elementos.

Los métodos actuales se basan en la disolución de la roca con ácido sulfúrico caliente, seguido del uso de disolventes orgánicos para separar elementos individuales muy similares entre sí en una solución.

"Queremos encontrar una forma de crear un dispositivo que haga mejor esa función", dijo Barstow.

G. oxydans es conocida por producir un ácido llamado biolixiviante que disuelve la roca; la bacteria utiliza este ácido para extraer fosfatos de las tierras raras. Los investigadores han comenzado a manipular los genes de G. oxydans para que extraiga los elementos con mayor eficiencia.

Para ello, los investigadores utilizaron una tecnología que Barstow ayudó a desarrollar, llamada Knockout Sudoku, que les permitió desactivar uno por uno los 2733 genes del genoma de G. oxydans. El equipo seleccionó mutantes, cada uno con un gen específico desactivado, para poder identificar qué genes intervienen en la extracción de elementos de la roca.

"Soy increíblemente optimista", dijo Gazel. "Tenemos un proceso que será más eficiente que cualquier otro que se haya hecho antes".

Alexa Schmitz, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Barstow, es la primera autora del estudio, “Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction”, publicado en Nature Communications.

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Hora de publicación: 04-jul-2022