Пятница 27 февраля 2026 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Наука» Бактерии добывают редкоземельные элементы лучше, чем люди


Бактерии добывают редкоземельные элементы лучше, чем люди

Суббота, 03 Июня 2023 01:18

Белок, вырабатываемый некоторыми бактериями, может не только извлекать элементы неодим и диспрозий из руды, в которой они находятся, но и отделять их друг от друга. Поскольку спрос на эти металлы растет в геометрической прогрессии благодаря их роли в ветряных турбинах и электромобилях, добавляющей существующий спрос со стороны смартфонов, открытие может изменить правила игры в гонке по обезуглероживанию.

 

Несмотря на свое название, редкоземельные элементы на самом деле не так уж и редки. Неодим, например, является 27-м по распространенности элементом в земной коре, намного опережая ртуть (67-е место) и золото (75-е место). Количество неодима, которое нужно добавить к железу, чтобы сделать впечатляющие мощные магниты, не очень велико, поэтому нет опасности, что мир иссякнет. Однако, к сожалению, извлечение и очистка этих полезных элементов — дело грязное и дорогое.

 

Технология, обрисованная в общих чертах в природе, может изменить это. Ученые Пенсильванского государственного университета показали, что специфическая форма белка ланмодулина может различать исключительно сходные элементы. Исследование опубликовано в Nature.

 

«Биологии удается отличать редкоземельные элементы от всех других металлов — и теперь мы можем видеть, как она даже различает редкоземельные элементы, которые она находит полезными, и те, которые она не делает», — сказал доктор Джозеф Котруво. «Мы показываем, как мы можем адаптировать эти подходы для извлечения и разделения редкоземельных элементов».

 

Проблема добычи лантаноидов, в состав которых входит большинство редкоземельных элементов, заключается в том, что они никогда не появляются в чистом виде. Помимо того, что они смешиваются с обычными элементами, лантаноиды существуют в природе вместе, и сходный химический состав, который откладывает их в одном и том же месте, также препятствует разделению.

 

«Есть возможность извлечь их из скалы, что является частью проблемы, но для которой существует множество решений», — сказал Котруво. «Но когда они исчезнут, вы столкнетесь со второй проблемой, потому что вам нужно отделить несколько редкоземельных элементов друг от друга. Это самая большая и интересная задача — различить отдельные редкоземельные элементы, потому что они очень похожи».

 

Существующие процессы включают повторяющиеся этапы, иногда сотни из них, каждый из которых требует токсичных химикатов.

 

Шесть лет назад Котруво и его коллеги выделили белок, который они назвали ланмодулином, из метилотрофных бактерий, который, как они обнаружили, связывается с лантаноидами более чем в 100 миллионов раз сильнее, чем с более распространенными металлами.

 

Хотя это потенциально полезно, это не решает то, что, по словам Котруво, является самой сложной частью проблемы, разбивая смесь из 15 элементов.

 

Однако оказалось, что ланмодулин представляет собой семейство из сотен похожих друг на друга белков, продуцируемых разными бактериями. Бактерия Hansschlegelia quercus, обнаруженная в почках дуба черешчатого, может различать лантаноиды, а также отделять их все от других металлов.

 

При связывании с легким лантанидом ланмодулин Ганшлегелии образует наборы из двух одинаковых молекул (димеров), но с более тяжелыми членами группы он идет соло.

 

Бактерии, живущие на почках дуба, кажется маловероятным местом, где можно найти белок со сродством к некоторым редкоземельным элементам, но это то, что было обнаружено.

 

«Это было удивительно, потому что эти металлы очень похожи по размеру», — сказал Котруво. «Этот белок обладает способностью дифференцироваться в масштабе, невообразимом для большинства из нас — в несколько триллионных долей метра, разница составляет менее одной десятой диаметра атома». Какая польза бактериям, неясно.

 

Прикрепив белок к шарикам без участия бактерий, команда продемонстрировала способность белка разделять неодим и диспрозий, два лантаноида, используемых в постоянных батареях, без использования органических растворителей или высоких температур. 

 

Различение одной половины лантаноидов и другой может сократить процесс разделения на несколько стадий, но по-прежнему оставляет много работы. Неодим и диспрозий в таблице Менделеева разделены шестью точками. Что действительно необходимо, так это версия, которая отличает каждого от их непосредственных соседей, которые отличаются по размеру всего на несколько триллионных долей метра.

 

Используя рентгеновскую кристаллографию, команда обнаружила единственную аминокислоту, которая имеет решающее значение для дифференциальной обработки элементов ланмодулином. 

 

«При дальнейшей оптимизации этого явления… эффективное разделение редкоземельных элементов, которые находятся рядом друг с другом в периодической таблице, может оказаться в пределах досягаемости», — сказал Котруво.

 

Наряду с экологическими и экономическими преимуществами работа может иметь большое геополитическое значение. Китай доминирует в производстве редкоземельных элементов не потому, что в других странах нет месторождений, а потому, что другие не терпят загрязнения, связанного с их обработкой. Это доминирование в настоящее время вызывает тревогу у США и их союзников, что делает желательными более чистые методы.

 
 

 
 
Николаева Мария Опубликовано в Наука   Теги Новости
Читайте также
Сверхюпитеры бросают вызов пределам размеров планет Сверхюпитеры бросают вызов пределам размеров планет Наша Солнечная система является домом для огромного разнообразия планетных тел, насчитывая восемь планет, пять официально признанных карликовых планет и почти 1000 подтвержденных спутников. Восемь планет включают четыре каменистые (земные) планеты…
Nature: эксперты озвучили ситуацию, когда холестерин спасает жизнь Nature: эксперты озвучили ситуацию, когда холестерин спасает жизнь В нашем организме много парадоксального, и понятия пользы/вреда часто оказываются относительными. Что ещё раз подтвердило исследование ученых из Юго-Западного медицинского центра Техасского университета, раскрывшее одну из малоизвестных граней работы холестерина.…
PNAS: Через 100 лет учеными завершена фундаментальная теория Шредингера PNAS: Через 100 лет учеными завершена фундаментальная теория Шредингера Уточнена и математически завершена теория восприятия цвета, предложенная почти сто лет назад физиком Эрвином Шредингером. Специалисты Лос-Аламосской национальной лаборатории показали, что оттенок, насыщенность и светлоту можно вывести из геометрической структуры…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Ночь на 26 февраля: дроны над Россией, воздушная тревога на Украине Ночь на 26 февраля: дроны над Россией, воздушная тревога на Украине В ночь на 26 февраля Вооруженными силами РФ пресечены попытки украинских вооружённых сил совершать атаки с использованием беспилотников самолетного типа на ряд объектов на российской территории. О деталях рассказало сообщение,…
Сколько иностранных наемников ежемесячно прибывает в ВСУ, рассказало ТАСС Сколько иностранных наемников ежемесячно прибывает в ВСУ, рассказало ТАСС Порядка 600 иностранных наемников каждый месяц подписывают контракт с украинскими Вооруженными силами (ВСУ). Об этом агентство ТАСС сообщило, сославшись на официальную информацию рекрутингового центра иностранных наемников (Foreign recruitment centre, FRC).…
Президент России на Форуме будущих технологий сделал акцент на биоразработках Президент России на Форуме будущих технологий сделал акцент на биоразработках Президент России Владимир Путин вчера выступил на пленарном заседании Форума будущих технологий, состоявшегося в Москве. Основной темой его речи стало развитие биотехнологий и биоэкономики в стране. Основные тезисы этого выступления…
Тема дня
Зеленский против Лукашенко или Киев повышает ставки, развязывая новый фронт борьбы с Белоруссией Зеленский против Лукашенко или Киев повышает ставки, развязывая новый фронт борьбы с Белоруссией

Агонизирующие диктаторы перед своим концом всегда стремятся найти какие-то дополнительные рычаги сох...

Фото
IJPEST: У вспышек на Солнце выявили ещё одну серьёзную опасность для землян IJPEST: У вспышек на Солнце выявили ещё одну серьёзную опасность для землян

Физиками из Киотского университета разработана теоретическая модель, по которой возмущения в ионосфе...

Опрос

Получат ли США Гренландию?

 

Анекдот дня

Когда вам покажется, что вы не справитесь, вспомните, что вы из поколения, которое писало сочинения на три страницы. Из головы! Ручкой на большой перемене!

Еще »

Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.

Интересные материалы
МЫ ВКОНТАКТЕ

Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном

цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с

точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии

предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей

сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".