Крошечная трудолюбивая бактерия весом в одну триллионную долю грамма вскоре может оказать большое влияние на переработку редкоземельных элементов (РЗЭ) экологически чистым способом.
В новом исследовании ученые из Корнельского университета показывают, что генетическая инженерия этой бактерии может повысить эффективность очистки элементов, используемых в смартфонах, компьютерах, электромобилях и ветряных турбинах, и даже ускорить глобальные экономические цепочки поставок. Бактерия Vibrio natriegens предлагает экологически чистый метод - биосорбцию - для извлечения ценных и необходимых элементов вместо использования старых, загрязняющих окружающую среду, дорогостоящих методов с применением растворителей. Исследование "Многократные раунды случайного мутагенеза и отбора в Vibrio Natriegens в естественных условиях приводят к значительному увеличению связывающей способности РЗЭ" было опубликовано в журнале ACS Synthetic Biology.
"Традиционные термохимические методы разделения лантаноидов являются ужасными с экологической точки зрения", - пояснил соавтор работы Баз Барстоу, доцент кафедры биологической и экологической инженерии. "Эти элементы трудно очистить. Вот почему мы отправляем редкоземельные элементы за границу - как правило, в Китай - для их переработки". Авторы решили провести исследование по генной инженерии Vibrio natriegens, чтобы повысить его способность к биосорбции - или извлечению - редкоземельных элементов.
Исследователи изменили геном Vibrio natriegens с помощью плазмиды под названием MP6, которая вносит ошибки в геном, а затем проверили мутантов на повышенную биосорбцию редкоземельных элементов. "Учитывая легкость поиска значимых мутантов для биосорбции, эти результаты подчеркивают, как много генов, вероятно, способствуют биосорбции", - отметил Барстоу, - "а также силу случайного мутагенеза в выявлении интересующих генов и оптимизации биологической системы для выполнения задачи".
Редкоземельные элементы играют важнейшую роль в современном обществе. Они используются в компьютерах, батареях и технологиях чистой энергии. Vibrio natriegens и растущий набор бактериальных методов предлагают способ безопасной переработки. "Эта новая работа дает нам шанс опередить термохимические методы", - сказал Барстоу. "Мы можем создать эту и другие бактерии, а поскольку нам не нужно очищать белки, мы можем эксплуатировать такую систему гораздо дешевле, чем конкурирующие биологические процессы".
По словам Барстоу, например, у США нет опыта в термохимических методах переработки. "Для очистки редкоземельных элементов остались только конкурирующие "зеленые" методы", - сказал он. "Даже если бы мы хотели использовать термохимические методы, мы, вероятно, не смогли бы этого сделать. Мы больше не знаем, как это делается. Поэтому мы вынуждены искать инновационные пути решения этой проблемы".
