시아노박테리아는 광산 폐수에서 희토류 원소를 효율적으로 추출합니다.

“여기에서 우리는 시아노박테리아 바이오매스에 의한 희토류 원소의 흡수 조건을 최적화하고 그들의 결합을 위한 가장 중요한 화학적 메커니즘을 특성화했습니다. 이러한 시아노박테리아는 미래에 환경 친화적인 공정에 사용될 수 있습니다.”라고 기술 대학의 Thomas Brück 교수는 말했습니다. 뮌헨과 연구의 최근 저자는 언론 보도에서 희토류 원소 회수 및 산업 폐수의 동시 처리를 위해”라고 말했습니다.

Brock은 생체흡착이 수용액에서 바이오매스로의 이온의 빠르고 가역적인 결합의 수동적 대사 과정이라고 설명했습니다.

그와 그의 동료들은 실험실 배양에서 12종의 시아노박테리아에 의해 희토류 유기체인 란탄, 세륨, 네오디뮴 및 테르븀의 생물학적 흡수 가능성을 측정했습니다. 이러한 균주의 대부분은 이전에 생명공학 잠재력에 대해 평가되지 않았습니다. 그들은 나미비아 사막의 건조한 토양, 전 세계 지의류 표면, 차드의 나트론 호수, 남아프리카의 바위 틈 또는 스위스의 오염된 하천과 같은 고도로 특화된 서식지에서 표본을 채취했습니다.

저자들은 새로운 비특징 종을 발견했습니다. 재고 없음 그것은 수용액에서 이 네 가지 지상 요소의 이온에 대해 가장 높은 생체 흡수 능력을 가지고 있으며, 바이오매스 1g당 효율은 84.2~91.5mg입니다. Scytonema hyalenum 그램당 15.5~21.2mg에서 덜 효율적이었습니다. 효과도 있었다 Synechococcus elongates그리고 데스모노스토크 muscorum그리고 Calothrix prefissima및 지정되지 않은 새로운 유형의 코마킬라.

생체흡수는 산도에 크게 의존한다는 것이 밝혀졌습니다. pH 5~6 사이에서 가장 높았고 더 산성인 용액에서는 꾸준히 감소했습니다. 이 과정은 아연, 납, 니켈 또는 알루미늄과 같은 희토류 원소 이외의 금속 양이온으로부터 시아노박테리아 바이오매스에 대한 생체흡착 표면 ‘경쟁’이 없을 때 가장 효과적이었습니다.

빠른 프로세스

저자들은 적외선 분광법이라는 기술을 사용하여 희토류 유기체에 의한 생체 흡수에 주로 책임이 있는 바이오매스의 화학적 기능 그룹을 식별했습니다.

“우리는 시아노박테리아에서 유래한 바이오매스가 카르보닐기와 카르복실기를 운반하는 음전하를 띤 당 부분이 고농축되어 있어 흡착 특성이 우수하다는 것을 발견했습니다. 이러한 음전하 성분은 희토류 원소와 같은 양전하 금속 이온을 끌어당깁니다.”라고 Michael Pepper는 말했습니다. 연구의 첫 번째 저자 및 바이오매스와의 연관성.

Brück, Paper 및 동료들은 시아노박테리아에 의한 REE의 생체 흡수가 낮은 금속 농도에서도 가능하다고 결론지었습니다. 이 과정은 또한 빠릅니다. 예를 들어, 용액에 있는 대부분의 세륨은 반응 시작 후 5분 이내에 생물학적으로 이용 가능했습니다.

“여기에 설명된 시아노박테리아는 건조 물질의 최대 10%에 해당하는 양의 희토류 원소를 흡착할 수 있습니다. 따라서 생체 흡착은 광산에서 희석된 산업 폐수에서 희토류 금속의 회수 및 순환 재사용을 위한 경제적이고 환경적으로 최적화된 프로세스를 제공합니다. , 전자 및 생산 부문.” 화학 “.

그의 견해에 따르면, 지역 경제 주체에 대한 수요와 시장 가격이 향후 몇 년 동안 크게 상승할 가능성이 있기 때문에 이 시스템은 가까운 장래에 경제적으로 실행 가능할 것으로 예상됩니다.

희토류 원소는 발광 다이오드, 휴대폰, 전기 모터, 풍력 터빈, 하드 드라이브, 카메라, 자석 및 저에너지 전구의 주요 구성 요소입니다. 그러나 희소성과 수요로 인해 매우 비쌉니다. 예를 들어, 네오디뮴 산화물 1kg은 현재 약 200유로인 반면 같은 양의 산화 테르븀은 약 3,800유로입니다.

오늘날 중국은 지역 경제 주체의 채굴을 거의 독점하고 있습니다.