Fuente: Phys.org

Los elementos de tierras raras del mineral son vitales para la vida moderna, pero refinarlos después de la minería es costoso, daña el medio ambiente y se produce principalmente en el extranjero.

Un nuevo estudio describe una prueba de principio para la ingeniería de una bacteria, Gluconobacter Oxydans, que toma un gran primer paso para reunirse con la demanda de elementos de tierras raras de una manera que coincida con el costo y la eficiencia de los métodos tradicionales de extracción y refinamiento termoquímico tradicionales y es lo suficientemente limpio como para cumplir con los estándares ambientales de los Estados Unidos.

"Estamos tratando de encontrar un método de baja presión y de baja temperatura amigable con el medio ambiente para obtener elementos de tierras raras de una roca", dijo Buz Barstow, autor principal del periódico y profesor asistente 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, sonors, luces LED y baterías recargables.

Mientras que Estados Unidos 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 mayoría 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 Atmosférica en Cornell. "Entonces, para la seguridad de nuestro país y la forma de vida, necesitamos volver a la pista para controlar ese recurso".

Para satisfacer las necesidades anuales de los elementos de tierras raras, se requeriría 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 dependen de la disolución de roca con ácido sulfúrico caliente, seguido por el 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 hacer un ácido llamado biolixiviant que disuelve la roca; La bacteria usa el ácido para extraer fosfatos de 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 deshabilitar los 2.733 genes en el genoma uno por uno de G. oxydans. El equipo seleccionó a los mutantes, cada uno con un gen específico noqueado, para que pudieran identificar qué genes juegan roles para obtener elementos fuera del rock.

"Soy increíblemente optimista", dijo Gazel. "Tenemos un proceso aquí que será 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 Nature Communications.

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Tiempo de publicación: julio-04-2022