Среда 23 сентября 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
Палеонтологи обнаружили новый вид мозазавров в Западной пустыне Египта Палеонтологи обнаружили новый вид мозазавров в Западной пустыне Египта Палеонтологи описали ранее неизвестный вид мозазавров — группы вымерших морских рептилий, которые обитали в меловых морях вместе с динозаврами на суше, — на основе ископаемых останков, найденных в египетском оазисе…
Молоко дельфинов имеет удивительное молекулярное сходство с человеческим молоком Молоко дельфинов имеет удивительное молекулярное сходство с человеческим молоком Несмотря на миллионы лет жизни в океане, молоко дельфинов содержит множество тех же крошечных генных переключателей, что и молоко человека и коровы. Результаты исследования были опубликованы в журнале PLOS One.…
Разгадана загадка странного случая воздействия космической погоды на технологии Разгадана загадка странного случая воздействия космической погоды на технологии Событие Кэррингтона 1859 года по праву считается определяющим событием космической погоды XIX века. Это самая мощная солнечная буря за всю историю наблюдений, которая повлияла на телеграфные линии, вызвала пожары и…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Повреждения гражданских объектов в Самарской области и 297 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Повреждения гражданских объектов в Самарской области и 297 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Средства противовоздушной обороны за ночь сбили 297 украинских беспилотников самолетного типа над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. В Самарской области в результате атаки ВСУ повреждения получили гражданские объекты, в…
Шуваев: в Белгородской области от атак ВСУ за сутки пострадали 11 человек Шуваев: в Белгородской области от атак ВСУ за сутки пострадали 11 человек Вооруженные силы Украины атаковали несколько муниципалитетов Белгородской области за сутки, в результате ранены 11 мирных жителей, сообщил в "Максе" врио губернатора региона Александр Шуваев. "В Белгородском, Волоконовском, Грайворонском, Ракитянском, Шебекинском…
Поражены объекты ВПК, ТЭК и металлургии. Массированный удар ВС России по объектам на Украине Поражены объекты ВПК, ТЭК и металлургии. Массированный удар ВС России по объектам на Украине Российские войска в результате массированного удара поразили предприятия металлургической и химической промышленности, а также военно-промышленного и топливно-энергетического комплексов Украины в Киеве, Днепропетровской, Полтавской и Одесской областях. Об этом сообщили в…
Тема дня
Когда Европа поймет, что не вывозит войну Когда Европа поймет, что не вывозит войну

В сложившейся ситуации по урегулированию на Украине у Трампа есть два варианта действий. Первый – по...

Фото
Амеба из вулканических источников смогла выжить при температуре 63 °C Амеба из вулканических источников смогла выжить при температуре 63 °C

Сложные формы жизни могут быть довольно привередливы в отношении температуры. Недавно обнаруженная а...

Опрос

Доживет ли Украина до своего 40-летнего юбилея?

 

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)".