Baktériumok tehetik fenntarthatóbbá a fémek kinyerését

A Cornell Egyetem kutatói olyan baktériumokkal kísérleteznek, amelyek a 15 ritkaföldfém ércből való kinyerését tehetik környezetbaráttá. Ezek az elemek számtalan készülékben létfontosságúak, a szélturbináktól a LED-eken át a mobiltelefonokig. Az USA-ban már kb. 5 évtizede nem finomítják ezeket az elemeket, vagyis az ország teljesen az importra szorul, legnagyobb részben Kínából. Az új módszer azonban a környezetvédelmi előírásoknak megfelelő lehet, így kiválthatják vele az importot.

Az USA éves szükséglete összességében kb. 10 tonna, ezekből az elemekből, ehhez pedig mintegy 78 millió tonna nyers érc szükséges. A jelenlegi termokémiai módszer magas hővel, nagy nyomással, és mérgező melléktermékekkel jár.

A biológiai módszerrel történő fém kivonása előtt nagy jövő állhat, és még ha nem is tudja majd teljességgel kiváltani a hagyományos úton való fém kivonást, igen jó kiegészítése lehet annak. A világ aranymennyiségének mintegy 5, rézmennyiségének 15 százalékát már így nyerik ki.

A Gluconobacter oxydans nevű baktérium a kutatók alanya, ezt szeretnék úgy átalakítani, hogy a jelenlegi módszernél hatékonyabban végezze el az elemek kinyerését. A baktérium olyan szerves savat állít elő, amelynek segítségével a kőzetekben el tudja különíteni a monazit nevű ércben a foszfátot a ritkaföldfémektől. A monazitban a különböző ritkaföldfémek foszfáttal kapcsoltan találhatóak, a baktériumnak a kristályt alkotó molekulákat kell lebontani a foszfát kivonásához, így a maradék a kristályban volt ritkaföldfém lesz. (Nyitóképünkön látható, amint a szögletes kristály jobb oldalán a baktériumok már lebontották a kristályt, a korábban szabályos szerkezet helyét pedig „összerágott” nyomok jelzik.)

A baktériumnak a foszfátra van szüksége, így a ritkaföldfém a „melléktermék”. Természetes formájában azonban kb. az ércben lévő fémek felét képes csak elkülöníteni, így még van mit javítani a működésén. Más fémek esetében ezt eddig a folyamatok optimalizálásával tudták kissé javítani, és eddig senki se próbálkozott genetikai módszerekkel.

A Cornell szakemberei most ezen az úton indultak el: a baktérium 3283 génje közül 2733-at vizsgáltak, egyenként kiütve, azok pontos funkcióit, ezzel fel tudták tárni, hogy mely gének mivel járulnak hozzá a fémek elkülönítéséhez, megtalálták, mely gének gyorsítják, melyek fékezik a szerves sav termelését. Azt kell a baktériumnál elérni, hogy akkor se hagyja abba a savtermelést, ha már elegendő foszfátot vont ki az ércből. Emellett igyekeznek olyan baktériumot létrehozni, amely olcsó, cellulóz alapú cukor tápanyagon megél. A kísérletek igen kecsegtetőek, már most számos olyan változatát hozták létre a baktériumnak, amelyek a természetesnél jóval több ritkaföldfémet különítettek el az ásványból.