Среда 07 октября 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
Читайте также
Неандертальцы почти исчезли после серьезного генетического «бутылочного горла» Неандертальцы почти исчезли после серьезного генетического «бутылочного горла» Неандертальцы почти исчезли после генетического «бутылочного горла» около 65 000 лет назад, и новое исследование показывает, где сохранились последние выжившие представители этой Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the…
ИИ расшифровал 217-летний шифр Наполеона всего за шесть часов ИИ расшифровал 217-летний шифр Наполеона всего за шесть часов Зашифрованное письмо, отправленное по приказу Наполеона Бонапарта в марте 1809 года, наконец-то было прочитано спустя 217 лет после его написания. Прорыв произошел не благодаря профессиональному криптографу, а благодаря Картеру Черчу,…
Надпись на оссуарии проливает свет на человека, помогавшего нести крест Иисуса Надпись на оссуарии проливает свет на человека, помогавшего нести крест Иисуса Найденный в иерусалимской гробнице известняковый футляр для костей возрастом 2000 лет, возможно, носит имя сына человека, который помогал Иисусу нести крест, считает исследователь Нового Завета, пересмотревший давно обсуждаемую надпись на…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Погибшие в Подмосковье и раненый в Смоленской области. Последствия атак БПЛА на российские регионы Погибшие в Подмосковье и раненый в Смоленской области. Последствия атак БПЛА на российские регионы Два человека погибли в результате ночной атаки беспилотников ВСУ в Подмосковье, сообщил губернатор региона Андрей Воробьев в канале в "Максе". Еще девять человек пострадали. Один человек получил ранения при атаке…
Мирошник: за неделю от ударов ВСУ погибло 29 мирных жителей России Мирошник: за неделю от ударов ВСУ погибло 29 мирных жителей России Почти 30 мирных жителей российских субъектов, включая двух детей, на неделе погибли от ударов со стороны Вооруженных сил Украины (ВСУ), свыше 200 человек, в том числе 19 несовершеннолетних, получили ранения.…
Поражены РЛС в Полтавской и Одесской областях и дата-центры. Удары ВС РФ по объектам на Украине Поражены РЛС в Полтавской и Одесской областях и дата-центры. Удары ВС РФ по объектам на Украине ВС России поразили с помощью БПЛА "Герань" радиолокационные станции ВСУ в Полтавской и Одесской областях. Об этом сообщили в Минобороны РФ, опубликовав соответствующие кадры. Кроме того, расчеты "Гераней" бригады войск…
Тема дня
Массовый школьный протест вызвал политический взрыв во Франции Массовый школьный протест вызвал политический взрыв во Франции

Массовые беспорядки школьников, охватившие Францию, на глазах перерастают в нечто более серьезное. Т...

Фото
Ученые считают, что осознанные сновидения можно целенаправленно активировать Ученые считают, что осознанные сновидения можно целенаправленно активировать

Короткий обучающий сеанс помог людям осознать, что они видят сны во сне, даже тем, кто редко испытыв...

Опрос

Останется-ли Сербия дружественной России страной?

 

Анекдот дня

Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!

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)".