Gli scienziati della Cornell University hanno caratterizzato il genoma di un batterio amante dei metalli con un’affinità per gli elementi delle terre rare. La ricerca apre la strada alla sostituzione del duro trattamento chimico di questi elementi con una pratica benigna chiamata bioassorbimento.
Gli elementi delle terre rare alimentano auto elettriche, turbine eoliche e smartphone. Oggi, il recupero di questi metalli dal minerale grezzo richiede la lavorazione con acidi e solventi. Ma una nuova tecnologia, immaginata dagli scienziati e alimentata da un microbo, potrebbe rendere l’elaborazione degli elementi delle terre rare più pulita e scalabile, contribuendo a fornire una fornitura costante agli Stati Uniti per infrastrutture di energia pulita e applicazioni di difesa.
La loro ricerca, “Caratterizzazione genomica del legame delle terre rare da parte di Shewanella oneidensis”, è stata pubblicata nel Rapporti scientifici.
“Il problema con gli attuali metodi di purificazione degli elementi delle terre rare è che fanno molto affidamento su solventi organici e sostanze chimiche aggressive”, ha affermato l’autore senior Buz Barstow, assistente professore di ingegneria biologica e ambientale. “Questi metodi sono costosi e dannosi per l’ambiente. Qui abbiamo un’alternativa verde che utilizza i microbi per assorbire e purificare selettivamente gli elementi delle terre rare, eliminando la necessità di sostanze chimiche dannose. Stiamo rendendo il processo di purificazione più ecologico.”
Il microbo adsorbe – o si aggrappa – selettivamente a questi elementi delle terre rare, rendendolo un candidato ideale per effettuare una procedura di purificazione ecologica.
Generalmente, S. oneidensis preferisce nutrirsi degli elementi del blocco f che risiedono nella sesta riga della tavola periodica, noti come lantanidi. Nello specifico, il microbo favorisce l’europio.
La caratterizzazione del genoma di S. oneidensis consente agli scienziati di modificare la sua preferenza per l’elaborazione degli altri elementi delle terre rare.
Questo lavoro ha il potenziale per rendere il trattamento delle terre rare più pulito e scalabile, ha affermato l’autore principale Sean Medin, uno studente di dottorato nel laboratorio di Barstow. “Attualmente tutta la purificazione degli elementi delle terre rare viene effettuata all’estero, a causa delle rigorose normative ambientali e degli elevati costi infrastrutturali per la costruzione di un impianto di separazione”, ha affermato. “Il nostro processo renderebbe superflui i solventi dannosi per l’ambiente.
“La realizzazione del nostro processo richiederebbe potenzialmente un dispendio di terreno e di capitale significativamente inferiore”, ha affermato Medin, “poiché le nostre separazioni potrebbero essere eseguite con arricchimento ripetuto attraverso colonne piene di batteri immobilizzati invece di impianti di miscelazione-decantazione lunghi chilometri”.
Il gruppo prevede di creare un sistema di purificazione su scala pilota entro il 2028.
Il finanziamento per questa ricerca è stato fornito da Cornell Atkinson, dal Burroughs Wellcome Fund, dall’Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E), parte del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e da un dono di Mary Fernando Conrad e Tony Conrad.
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