Четверг 08 января 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
Исследование долгожителей Бразилии раскрывает секреты продолжительности жизни  Исследование долгожителей Бразилии раскрывает секреты продолжительности жизни  В статье, опубликованной в журнале Genomic Psychiatry Маяной Зац и ее коллегами из Центра исследований генома человека и стволовых клеток Университета Сан-Паулу, рассматривается вопрос о том, почему Бразилия представляет собой…
Исследователи выяснили, почему мозг обрабатывает информацию с разной скоростью Исследователи выяснили, почему мозг обрабатывает информацию с разной скоростью Человеческий мозг постоянно работает, мгновенно реагируя на опасные события и постепенно осмысливая их, вспоминая и принимая решения. Новое исследование, проведенное в Медицинском центре Ратгерса, объясняет, как мозг объединяет эти быстрые…
JWH: Оргазм у женщин может сопровождаться неожиданными физическими реакциями JWH: Оргазм у женщин может сопровождаться неожиданными физическими реакциями У ряда женщин оргазм иногда сопровождается нестандартными физиологическими и эмоциональными реакциями: смех и плач, головная боль, покалывание в стопах, носовые кровотечения. Эти проявления называют периоргазмическими феноменами. Новое исследование группы сотрудников…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России средства ПВО сбили 66 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России средства ПВО сбили 66 украинских БПЛА Средства ПВО за ночь сбили 66 украинских беспилотников над регионами России, а также над Азовским и Черным морями, сообщили в Минобороны РФ. "В течение прошедшей ночи в период с 23:00…
В Госдуме анонсировали новые меры контроля за мигрантами В Госдуме анонсировали новые меры контроля за мигрантами Несколько законодательных инициатив, направленных на совершенствование миграционной политики, готовят к внесению в Госдуму. Об этом сообщил председатель палаты парламента Вячеслав Володин. "Готовим к внесению ряд законодательных инициатив, направленных на совершенствование…
Главное о задержании США нефтяного танкера «Маринера» Главное о задержании США нефтяного танкера «Маринера» В Атлантике разгорелся международный инцидент вокруг российского нефтяного танкера "Маринера". США заявили о проведении операции по его задержанию, Россия расценивает действия американских военных как нарушение международного морского права и требует…
Тема дня
Как наконец перестать спорить с историей Как наконец перестать спорить с историей

Возмущение тем, что наши вчерашние мечты остались нереализованными, ведет к идеализации прошлого, да...

Фото
Учёные предложили формулу точного перевода возраста собак в человеческий Учёные предложили формулу точного перевода возраста собак в человеческий

Группой исследователей предложен новый метод подсчёта возраста собак в пересчёте на человеческие год...

Опрос

Присвоит ли в итоге Евросоюз замороженные российские активы?

 

Анекдот дня

- Тебе, наверное, больше сорока?

- С чего ты взял?

- Пишешь без ошибок. Чувствуется Советская школа.

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)".