Un minuscolo batterio laborioso, che pesa un trilionesimo di grammo, potrebbe presto avere una grande influenza sulla lavorazione degli elementi delle terre rare in modo ecologico.
In un nuovo studio, gli scienziati della Cornell University dimostrano che l’ingegneria genetica di questo batterio potrebbe migliorare l’efficienza nella purificazione degli elementi presenti negli smartphone, nei computer, nelle auto elettriche e nelle turbine eoliche e potrebbe persino potenziare le catene di approvvigionamento economiche globali.
Il Vibrio natriegens, il batterio, offre un metodo sostenibile – chiamato bioassorbimento – per estrarre elementi preziosi e necessari piuttosto che utilizzare metodi più vecchi e inquinanti ricchi di solventi.
La ricerca della Cornell, “Più cicli di mutagenesi casuale in vivo e selezione in Vibrio Natriegens determinano aumenti sostanziali nella capacità legante REE”, è stata pubblicata il 6 dicembre su Synthetic Biology, una rivista dell’American Chemical Society.
“I metodi termochimici tradizionali per separare i lantanidi sono orribili dal punto di vista ambientale”, ha affermato Buz Barstow, assistente professore di ingegneria biologica e ambientale alla Cornell, l’autore corrispondente. “È difficile raffinare questi elementi. Ecco perché inviamo elementi di terre rare offshore – generalmente in Cina – per elaborarli.”
Il dottorando Sean Medin e Anastacia Dressel hanno condotto la ricerca per ingegnerizzare geneticamente un ceppo di Vibrio natriegens per aumentare la sua capacità di bioassorbire – o estrarre – elementi delle terre rare.
I ricercatori hanno cambiato il genoma del Vibrio natriegens con un plasmide chiamato MP6, che introduce errori nel genoma e poi hanno selezionato i mutanti per un maggiore bioassorbimento degli elementi delle terre rare. “Data la facilità di trovare mutanti significativi per il bioassorbimento, questi risultati evidenziano quanti geni probabilmente contribuiscono al bioassorbimento”, ha affermato, “così come il potere della mutagenesi casuale nell’identificare i geni di interesse e nell’ottimizzare un sistema biologico per un compito”.
Gli elementi delle terre rare svolgono un ruolo fondamentale nella società moderna. Si trovano nei computer, nelle batterie e nelle tecnologie energetiche pulite. All’inizio del 2021, la Casa Bianca ha ordinato una valutazione che in seguito ha rilevato un’eccessiva dipendenza da fonti straniere e da nazioni avversarie che elaborano gli elementi, mettendo a rischio la sicurezza nazionale ed economica.
Vibrio natriegens – e una gamma crescente di strumenti batterici – offrono un modo per riportare in sicurezza gli elementi delle terre rare e la lavorazione dei minerali negli Stati Uniti. Ad esempio, nella miniera di elementi delle terre rare di Mountain Pass in California, vicino alla punta del confine con il Nevada. , il trattamento biologico potrebbe riportare questa miniera a una solida produttività interna, ha affermato Barstow.
“Questo nuovo lavoro ci dà la possibilità di superare i metodi termochimici”, ha detto Barstow. “Possiamo progettare questo e altri batteri e poiché non abbiamo bisogno di purificare le proteine, possiamo far funzionare questo tipo di sistema in modo molto più economico rispetto ai processi biologici concorrenti.”
Gli Stati Uniti non hanno più esperienza nei metodi di lavorazione termochimica, ha affermato Barstow. “Per purificare gli elementi delle terre rare, ora ci restano metodi ecologici concorrenti”, ha affermato. “Quindi, anche se volessimo utilizzare i vecchi metodi termochimici, probabilmente non potremmo. Non sappiamo più come farlo.”
Barstow ha dichiarato: “Siamo costretti a innovare per uscire da questo problema”.
Questa ricerca è stata supportata dalla Cornell Presidential Life Sciences Graduate Fellowship, dal Cornell Energy Systems Institute, dalla Cornell Engineering Learning Initiative, dal Burroughs Welcome Fund, da un premio Academic Venture Fund del Cornell Atkinson Center for Sustainability, da un Cornell 2030 Project Fast Grant e un regalo di Mary Fernando Conrad e Tony Conrad.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
