Мікроскопічні "гірники": як учені навчили віруси видобувати цінні метали з води

Команда дослідників з Каліфорнійського університету в Берклі представила інноваційну технологію, яка може повністю переосмислити підходи до видобутку рідкоземельних елементів. Професор біоінженерії Сон-Вук Лі та його колеги розробили метод використання генетично модифікованих вірусів для екологічно безпечного отримання цінних матеріалів.

• Автомобільна пухлина: невидимий ворог перетворює сталь на труху і коштує дорожче, ніж ремонт двигуна

Деталі

Результати дослідження, опубліковані в науковому журналі Nano Letters, описують унікальний процес: безпечні для людини бактеріофаги перетворюються на мікроскопічних "збирачів" рідкоземельних металів. Ці віруси працюють у водному середовищі, витягуючи потрібні елементи з дренажних вод шахт, а потім віддають їх для подальшої обробки після зміни температури та рівня pH.

"Це важливий крок до більш сталого видобутку та переробки ресурсів", — коментує Сон-Вук Лі, який також є науковим співробітником Національної лабораторії Лоуренса Берклі.

За його словами, біологічне рішення пропонує екологічніший, економічніший та багаторазовий спосіб отримання критично важливих матеріалів для майбутнього чистої енергетики.

Як працює технологія

Дослідники модифікували бактеріофаг — вірус, який атакує лише бактерії і абсолютно безпечний для людей та екосистем. До його структури додали два спеціалізованих білки. Перший діє як своєрідна "клішня" на поверхні вірусу, захоплюючи лантаноїди та інші рідкоземельні елементи. Другий білок активується при зміні температури, виходить з розчину разом із зібраними металами та дозволяє їх зібрати.

Найцікавіше те, що ці біологічні "шахтарі" не втрачають своєї ефективності після першого використання. Їх можна застосовувати багаторазово, а виробництво таких вірусів надзвичайно просте і дешеве — достатньо додати їх до бактерій, і під час реплікації бактерій віруси розмножуються разом з ними.

За словами Лі, новий метод біомайнінгу є не лише екологічно безпечним, але й дивовижно простим у застосуванні. Для його реалізації потрібні лише змішувальний бак та нагрівач, тоді як традиційні методи вимагають токсичних хімікатів та величезних енергетичних затрат.
Чому це важливо

Рідкоземельні елементи — це група з 17 хімічних елементів, включаючи скандій, ітрій та 15 лантаноїдів. Попри назву, вони не такі вже й рідкісні в земній корі, проте їхнє видобуток традиційними методами завдає катастрофічної шкоди довкіллю.

Ці метали є незамінними для сучасних технологій. Вони використовуються у смартфонах, комп'ютерах, LED-лампах, камерах, а також у промислових застосуваннях — від лазерів до МРТ-сканерів, від каталітичних нейтралізаторів до акумуляторів для електромобілів. У 2023 році майже половина всіх рідкоземельних елементів пішла на виробництво постійних магнітів для вітрових турбін та електричних транспортних засобів.

Наразі Китай домінує у цій галузі, видобуваючи приблизно 240,000 тонн рідкоземельних елементів та переробляючи 189,179 тонн у 2023 році. Це становить 70% світового видобутку та 87% світової переробки. Нова технологія могла б дозволити іншим країнам зменшити залежність від міжнародних постачальників, підвищуючи власну економічну та промислову незалежність.

Розробка команди з Berkeley відкриває шлях до майбутнього, де критично важливі матеріали можна отримувати без руйнування екосистем. Це ще один крок людства до гармонії між технологічним прогресом та збереженням планети.

Наукові відкриття, такі як біомайнінг, значно розширюють можливості людства у вирішенні складних завдань. З іншого боку, у час розвитку штучного інтелекту спрощується пошук та покупка подарунків. От тільки уявіть, вам більше не доведеться витрачати дорогоцінний час, щоб знайти презенти для близьких та колег на Різдво та Новий рік, адже ШІ готовий виконати цю важку роботу за вас. Він здатний не лише підібрати відповідно до вподобань людини найкращі ідеї для подарунку, а ще й сам переговорити з менеджером по продажам і купити обране. Розробники тестують помічників у Walmart, Amazon та Google.

Читайте ще:

• Ринок праці: Загроза AI: як випускникам не втратити роботу через розвиток ШІ та які навички стануть ключовими.
• Етичні питання: Більше не ідеал: як моделі ШІ повторюють поширені людські стереотипи, що викликає занепокоєння експертів.
• Кулінарні інновації: "Тартар із динозавра": у Дубаї ресторан створює страви за допомогою ШІ, поєднуючи кулінарні технології та креатив.