Исследователи из штата Пенсильвания обнаружили новый метод разделения редкоземельных элементов с помощью бактериального белка, который обладает уникальной способностью различать различные редкоземельные элементы.
Бактериальный белок был выделен из особого типа бактерий, естественным образом обитающих в почках английского дуба, и продемонстрировал способность различать более легкие и более тяжелые редкоземельные элементы.
Это открытие может привести к созданию более эффективных, экологически чистых методов добычи и переработки полезных ископаемых в технологическом секторе, кардинально изменив способы добычи и очистки таких важных минералов, как редкоземельные элементы.
Открытие имеет большое значение, поскольку редкоземельные элементы, такие как неодим и диспрозий, являются важнейшими компонентами практически всех современных технологий, от смартфонов до жестких дисков, но их, как известно, трудно выделить из земной коры и отделить друг от друга.
Выяснив, как происходит это молекулярное рукопожатие на атомном уровне, исследователи нашли способ быстро, эффективно и при обычной комнатной температуре отделять эти сходные металлы друг от друга. Эта стратегия может привести к более эффективной и экологичной добыче и переработке отходов для всего технологического сектора, утверждают исследователи.
Редкоземельные элементы, к которым относятся лантаноиды, на самом деле относительно многочисленны, пояснил Джозеф Котруво, доцент кафедры химии Penn State и ведущий автор статьи, однако минералоги называют их «дисперсными», то есть они в основном рассеяны по планете в низких концентрациях.
«Если вы сможете извлекать редкоземельные элементы из уже имеющихся у нас устройств, то, возможно, мы не будем так сильно зависеть от их добычи», — сказал Котруво. Однако, по его словам, независимо от источника, проблема отделения одного редкоземельного элемента от другого для получения чистого вещества остается.
«Неважно, добываете ли вы металлы из горной породы или из устройств, вам все равно придется проводить разделение. Теоретически наш метод применим к любому способу добычи редкоземельных металлов», — сказал он.
Традиционные методы разделения редкоземельных металлов требуют использования большого количества токсичных химикатов, таких как керосин и фосфонаты, аналогичных химикатам, которые обычно используются в инсектицидах, гербицидах и антипиренах, пояснил Котруво. Процесс разделения требует десятков или даже сотен этапов с использованием этих высокотоксичных химикатов для получения высокочистых индивидуальных оксидов редкоземельных металлов.
«Получение их из породы — это одна часть проблемы, для которой существует множество решений, — сказал Котруво. — Но после извлечения возникает вторая проблема: необходимо отделить несколько редкоземельных элементов друг от друга. Это самая большая и интересная проблема — различать отдельные редкоземы, поскольку они очень похожи друг на друга». Мы взяли природный белок, который мы назвали ланмодулин или LanM, и сконструировали его таким образом, чтобы он справлялся с этой задачей».
Научная статья, в которой сообщается об этом открытии, опубликована в журнале Nature.
Источник: https://www.rccnews.ru/