Суббота 27 июля 2024 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
Главное за сутки
МО: за ночь средства ПВО перехватили и уничтожили 21 беспилотник над территорией России МО: за ночь средства ПВО перехватили и уничтожили 21 беспилотник над территорией России Минувшей ночью российские системы противовоздушной обороны сбили над территорией России 21 украинский беспилотник, сообщило Минобороны. "Дежурными средствами ПВО перехвачены и уничтожены семь БПЛА над Курской, три — над Белгородской, два…
Белгородскую область за сутки атаковали свыше 30 беспилотников Белгородскую область за сутки атаковали свыше 30 беспилотников Вооруженные силы Украины (ВСУ) за сутки атаковали населенные пункты Белгородской области с помощью 34 беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), в Белгородском районе пострадала женщина. Об этом сообщил губернатор региона Вячеслав Гладков…
Что известно об аресте экс-замминистра обороны Дмитрия Булгакова Что известно об аресте экс-замминистра обороны Дмитрия Булгакова Главное следственное управление СК РФ возбудило уголовное дело в отношении бывшего замминистра обороны генерала армии Дмитрия Булгакова, с ним проводятся следственные действия, по решению суда он заключен под стражу. Об…
Интернет и СМИ
Читайте также
FIP: Ученые выявили новый психологический признак неверности FIP: Ученые выявили новый психологический признак неверности Группой норвежских ученых из Бергенского университета установлена черта характера, связанная с повышенным риском неверности в романтических отношениях. Это эмофилия, то есть, склонность часто и легко влюбляться. Результатами исследования специалисты поделились…
Current Biology: мозг воспринимает время не как часы, а как пережитый опыт Current Biology: мозг воспринимает время не как часы, а как пережитый опыт Время летит, когда весело и тянется, когда скучно. Но почему? Новое исследование ученых из Университета Невады в Лас-Вегасе (UNLV) предлагает интригующую информацию о том, как наш мозг воспринимает течение времени.…
Археологи обнаружили в провинции Шэньси алкогольный напиток возрастом 2300 лет Археологи обнаружили в провинции Шэньси алкогольный напиток возрастом 2300 лет Группа исследователей в китайской провинции Шэньси обнаружила древний бронзовый сосуд, содержащий удивительно хорошо сохранившийся алкогольный напиток, возраст которого оценивается примерно в 2300 лет. Это открытие проливает новый свет на историю…
Тема дня
Президент Макрон на ровном месте создал политический кризис во Франции Президент Макрон на ровном месте создал политический кризис во Франции

Начинают проясняться настоящие итоги прошедших не так давно во Франции выборов в Национальное собран...

Фото
На дне Нила археологи нашли наскальные изображения древнеегипетских фараонов На дне Нила археологи нашли наскальные изображения древнеегипетских фараонов

Подводная экспедиция на реке Нил принесла удивительные результаты: археологи обнаружили наскальные и...

Опрос

Дойдут ли Джо Байден и Дональд Трамп до президентских выборов в США?

 

Анекдот дня

Стремясь в светлое будущее, все же откладывайте на черный день.

Еще »
Комментарии для сайта Cackle
Мы на одноклассниках
 

 

МЫ ВКОНТАКТЕ

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-83392 от 07.06.2022, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи,

информационных технологий и массовых коммуникаций. 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)".