Понедельник 17 июня 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
Четыре условия для переговоров с Киевом: Путин выступил в МИД РФ Четыре условия для переговоров с Киевом: Путин выступил в МИД РФ Президент России Владимир Путин на встрече с руководством МИД РФ в преддверии конференции по Украине в Швейцарии назвал четыре условия Москвы для переговоров по урегулированию, среди которых вывод ВСУ из…
Минобороны: силы ПВО сбили 87 беспилотников над российскими регионами Минобороны: силы ПВО сбили 87 беспилотников над российскими регионами Силы ПВО ночью сбили 87 украинских беспилотников над шестью регионами России, сообщили в пресс-службе Минобороны. "В течение прошедшей ночи пресечена попытка киевского режима совершить террористическую атаку с применением беспилотных летательных…
Парламент Литвы одобрил закон о переносе захоронений советских воинов Парламент Литвы одобрил закон о переносе захоронений советских воинов Парламент Литвы одобрил поправки к законам, которые разрешают переносить захоронения советских воинов за счет включения их в список общественных мест, пропагандирующих запрещенную идеологию. По новым правилам запрет на ликвидацию могил…
Интернет и СМИ
Читайте также
JСЕМ: установлены продукты, эффективно снижающие уровень сахара в крови JСЕМ: установлены продукты, эффективно снижающие уровень сахара в крови Экспертами из австралийского Университета Эдит Коуэн обнаружено, что употребление листовой зелени и овощей семейства крестоцветных способствует нормализации уровня сахара в крови и повышению чувствительности к инсулину. Результатами исследования ученые поделились …
Nature: вращение внутреннего ядра Земли замедлилось Nature: вращение внутреннего ядра Земли замедлилось Ученые Университета Южной Калифорнии доказали, что внутреннее ядро Земли движется назад — замедляется — по отношению к поверхности планеты, как показано в новом исследовании, опубликованном в журнале Nature. Движение внутреннего…
Nutrients: фрукты и овощи, богатые полифенолами, повышают тестостерон Nutrients: фрукты и овощи, богатые полифенолами, повышают тестостерон Канадскими учеными из Монктонского университета установлено, что употребление богатых полифенольными веществами фруктов и овощей придает мужчинам больше сексуальных сил. Они предотвращают синдром гипогонадизм, нарушающий работу яичек и снижающий уровень половых…
Тема дня
Где США намерены найти новых солдат для войны с Россией Где США намерены найти новых солдат для войны с Россией

Соединенные Штаты, не слишком афишируя, делают новый шаг в подготовке своей страны и американского о...

Фото
Развенчан популярный миф о наборе лишнего веса из-за поздних ужинов Развенчан популярный миф о наборе лишнего веса из-за поздних ужинов

Недавно проведенное исследование, проведенное в группе людей с ожирением, достоверно продемонстриров...

Опрос

Является ли предложенная Минфином прогрессивная шкала налогообложения физических лиц более справедливой, чем существующая сейчас плоская шкала?

 

Анекдот дня

Экономия - способ тратить деньги без удовольствия.

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)".