Bakeriálny proteín zvláda triedenie ťažbu a triedenie dôležitých kovov lepšie ako človek
Triedenie lantanoidov je mimoriadne náročný proces, počas ktorého sa minie kvantum toxických chemikálií.
Kovy vzácnych zemín ako napríklad neodým alebo disprózium sú základom pre takmer všetky moderné elektronické zariadenia. Ich špecifickou negatívnou vlastnosťou je to, že sa ťažko oddeľujú od seba a od zemskej kôry.
Výskumníci z Penn State objavili mechanizmus, pomocou ktorého si bakteriálny proteín môže vyberať medzi odlišnými kovmi vzácnych zemín. Podstatou tohto procesu je, že ak je spojený s určitým vzácnym prvkom, bakteriálny proteín sa viaže na ďalšiu vlastnú jednotku, zatiaľ čo pri iných prvkoch ostáva ako jedna jednotka alebo inak povedané monomér.
Tento proces autori štúdie opisujú ako molekulárne potrasenie rukou a v praxi pomáha vedcom oddeliť do seba podobné kovy za normálnych izbových podmienok. Ide o spôsob ako by mohla byť ťažba a recyklácia týchto kovov šetrnejšia k životnému prostrediu.
„Biológia dokáže odlíšiť vzácne kovy od iných bežných kovov. V rámci novej štúdie však ukazujeme ako dokáže odlíšiť vzácne kovy od tých ktoré sú užitočné a ktoré nie. V praxi by sme mohli tento mechanizmus využiť na lepšie získavanie a separáciu kovov vzácnych zemín,“ tvrdí Joseph Cotruvo Jr. vedúci novej štúdie.
Nenechajte sa však oklamať názvom, kovy vzácnych zemí v skutočnosti nie sú vôbec vzácne, ale historicky trvalo dlho, než sa tieto prvky podarilo izolovať. Zároveň sa na Zemi nachádzajú v malých koncentráciách. Ak by sa nám podarilo tieto kovy získať z už existujúcich zariadení, potom by sme ich nemuseli ťažiť. Problémom však nie je len ich ťažba, ale aj separovanie jedného kovu od druhého, aby sme získali čistú substanciu.
Separácia kovov vzácnych zemín
Priemyselná separácia týchto kovov si vyžaduje obrovské množstvo toxických chemikálií a vyžaduje si množstvo krokov. Autori štúdie však v prírode našli spôsob, ktorý by nám mohol pomôcť. Ukázalo sa, že špecifický druh baktérií, metylotrofy, využívali kovy vzácnych zemín už celé tisícročia. V rámci štúdie objavili proteín, ktorý možno nájsť v baktérii Hansschlegelia quercus. Ukázalo sa, že tento proteín dokázal mimoriadne efektívne rozlišovať medzi rôznymi kovmi vzácnych zemín.
Neprehliadnite
Tento proteín sa nazýva lanmodulín a keď sa naviaže na ľahšie lantanoidy, iné označenie pre kovy vzácnych zemín, napríklad na neodým, začína s dimerizáciou. Ak sa proteín viaže na ťažšie lantanoidy, reakcia je oveľa slabšia a ostáva vo forme monoméru.
„Tieto kovy sú veľkosťou veľmi podobné. Proteín ich dokáže odlíšiť v škále, ktorá je pre nás nepredstaviteľná. Ide o menej ako desatinu z priemeru atómu,“ hovorí Cotruvo.
V rámci experimentu vedci ukázali, že proteín možno pripevniť na malé guľôčky v stĺpci a pomocou toho separovať najdôležitejšie komponenty trvalých magnetov, neodýmu a dysprózia bez organických rozpúšťadiel. Autori štúdie predpokladajú, že proces viazania sa na určitý lantanoid závisí od veľkosti iónu konkrétneho kovu. Zároveň by tento proces mohol v budúcnosti pomôcť zjednodušiť náročné separácie.
Komentáre