font: Phys.org

Els elements de terres rares del mineral són vitals per a la vida moderna, però refinar-los després de la mineria és costós, perjudica el medi ambient i es produeix principalment a l'estranger.

Un nou estudi descriu una prova de principi per a l'enginyeria d'un bacteri, el Gluconobacter oxydans, que fa un primer pas important per satisfer la creixent demanda d'elements de terres rares d'una manera que coincideixi amb el cost i l'eficiència dels mètodes tradicionals d'extracció i refinament termoquímic i que sigui prou neta per complir amb els estàndards ambientals dels EUA.

«Estem intentant crear un mètode respectuós amb el medi ambient, de baixa temperatura i baixa pressió per obtenir elements de terres rares d'una roca», va dir Buz Barstow, autor principal de l'article i professor assistent d'enginyeria biològica i ambiental a la Universitat Cornell.

Els elements —dels quals n'hi ha 15 a la taula periòdica— són necessaris per a tot, des d'ordinadors, telèfons mòbils, pantalles, micròfons, aerogeneradors, vehicles elèctrics i conductors fins a radars, sonars, llums LED i bateries recarregables.

Tot i que els EUA van refinar els seus propis elements de terres rares, aquesta producció es va aturar fa més de cinc dècades. Ara, el refinament d'aquests elements es duu a terme gairebé íntegrament en altres països, especialment a la Xina.

«La major part de la producció i extracció d'elements de terres rares està en mans de nacions estrangeres», va dir el coautor Esteban Gazel, professor associat de ciències de la Terra i l'atmosfera a Cornell. «Per tant, per a la seguretat del nostre país i la nostra forma de vida, hem de tornar a encarrilar el control d'aquest recurs».

Per satisfer les necessitats anuals dels EUA d'elements de terres rares, es necessitarien aproximadament 71,5 milions de tones (~78,8 milions de tones) de mineral en brut per extreure 10.000 quilograms (~22.000 lliures) d'elements.

Els mètodes actuals es basen en la dissolució de roca amb àcid sulfúric calent, seguit de l'ús de dissolvents orgànics per separar elements individuals molt similars entre si en una solució.

«Volem trobar una manera de fer un error que faci millor aquesta feina», va dir Barstow.

El *G. oxydans* és conegut per produir un àcid anomenat biolixiviant que dissol la roca; el bacteri utilitza l'àcid per extreure fosfats d'elements de terres rares. Els investigadors han començat a manipular els gens del *G. oxydans* perquè extregui els elements de manera més eficient.

Per fer-ho, els investigadors van utilitzar una tecnologia que Barstow va ajudar a desenvolupar, anomenada Knockout Sudoku, que els va permetre desactivar els 2.733 gens del genoma de G. oxydans un per un. L'equip va seleccionar mutants, cadascun amb un gen específic eliminat, per tal de poder identificar quins gens tenen un paper en l'extracció d'elements de la roca.

«Sóc increïblement optimista», va dir Gazel. «Tenim un procés que serà més eficient que qualsevol cosa que s'hagi fet abans».

Alexa Schmitz, investigadora postdoctoral al laboratori de Barstow, és la primera autora de l'estudi "Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction", publicat a Nature Communications.

---

Data de publicació: 04-07-2022