Vírusy v biominingu: Získavanie vzácnych zemín bez toxickej ťažby
Nový prístup sľubuje ekologickejšiu a udržateľnejšiu alternatívu k tradičným ťažobným metódam, čím znižuje závislosť od problematických ťažobných postupov.
Vzácne zemné prvky (REE) sú nevyhnutné pre moderné technológie, no ich ťažba je ekologicky náročná. Vedci z UC Berkeley vyvinuli inovatívny spôsob získavania REE pomocou geneticky modifikovaných vírusov.
Tím profesora Seung-Wuk Leeho z UC Berkeley predstavil prevratnú metódu, pri ktorej geneticky upravené vírusy efektívne extrahujú vzácne zemné prvky (REE) z kontaminovanej banskej vody. Táto technológia eliminuje environmentálne škody spojené s konvenčnou ťažbou.
Výskum publikovaný v časopise Nano Letters popisuje, ako neškodný vírus funguje ako mikroskopický baník. Zachytáva REE a po zmene teploty a pH ich uvoľňuje na zber. Tento postup by mohol nahradiť súčasné deštruktívne ťažobné techniky.
"Ide o významný krok smerom k udržateľnejšej ťažbe a obnove zdrojov," uviedol Seung-Wuk Lee z Lawrence Berkeley National Laboratory. "Naše biologické riešenie ponúka ekologickejší, lacnejší a recyklovateľný spôsob zabezpečenia kritických materiálov potrebných pre budúcnosť čistej energie a zároveň pomáha chrániť životné prostredie."
Komentár redakcie: Nový objav predstavuje dôležitý krok smerom k udržateľnejšiemu získavaniu vzácnych zemín, ktoré sú kľúčové pre modernú technológiu. Otázkou zostáva, ako efektívne sa dá táto metóda škálovať a aký dopad bude mať na morské ekosystémy.
Technológia by mohla znížiť závislosť krajín na dovoze REE, čím by posilnila ich hospodársku a politickú nezávislosť. V súčasnosti je Čína najväčším producentom REE, pričom v roku 2023 vyťažila približne 240 000 ton a spracovala 189 179 ton. To predstavuje 70 % svetovej ťažby a 87 % spracovania REE.
REE sa používajú v mnohých odvetviach vďaka svojim jedinečným vlastnostiam. Patria sem skandium, ytrium a 15 lantanoidov, ako prométium, europium a gadolínium.
Ako teda vírus funguje? Leeho tím premenil bakteriofág (vírus útočiaci na baktérie) na mikroskopický ťažobný stroj pridaním dvoch špecializovaných proteínov. Jeden proteín viaže lantanoidy a slúži ako "pazúr" na zber REE. Druhý proteín je citlivý na teplotu a uvoľňuje REE, keď sa dosiahne určitá teplota.
Biominingové vírusy zostávajú účinné aj po dokončení cyklu, čo znamená, že ich možno opakovane použiť. Sú nenáročné na pestovanie vo veľkom meradle – stačí ich pridať k baktériám, ktoré sa replikujú a vírusy sa replikujú s nimi.
Podľa Leeho je nová metóda "nielen ekologická, ale aj neuveriteľne jednoduchá, vyžaduje si len miešaciu nádrž a ohrievač." Vedci tak "môžu použiť programovateľný biologický nástroj na vykonávanie komplexnej priemyselnej úlohy, ktorá si v súčasnosti vyžaduje toxické chemikálie a veľa energie."
REE sú nevyhnutné pre elektroniku, ako sú mobilné telefóny, počítače a televízory. Používajú sa aj v priemysle na výrobu laserov, zbraní, MRI a katalyzátorov. Najrozšírenejšie použitie REE v roku 2023 (približne 45 %) bolo na výrobu permanentných magnetov pre veterné turbíny a elektromobily.
