Некоторые бактерии превращают катионы металлов в осадки чистых металлов, чтобы выжить в токсичных условиях. В этой связи исследователи Horsfall Group из Эдинбургского университета предложили метод, использующий бактерии для извлечения редких металлов, необходимых для развития экологически чистых технологий.
Они стремятся использовать микроорганизмы для извлечения лития, кобальта, марганца и других минералов из старых аккумуляторов и выброшенного электронного оборудования используя тот факт, что некоторые бактерии способны уменьшать содержание катионов металлов и выделять осадки чистых металлов с нулевой валентностью в качестве стратегии выживания при опасных концентрациях катионов металлов.
“Наши прорывные инновации приведут к разработке уникальных и устойчивых новых продуктов, получаемых из отходов и побочных продуктов, и демонстрации их рентабельного и энергосберегающего производства с использованием новых технологий биомеханики”, - сообщается на веб-сайте исследовательской группы.
В связи со стремительным распространением электромобилей в Великобритании, углеродный след транспортных средств значительно сместится от производства к управлению по истечении срока эксплуатации. Автомобильная промышленность Великобритании, которая вносит значительный вклад в экономику королевства (ежегодно производится более 1,7 млн автомобилей, а оборот в 2016 году составил 77,5 млрд фунтов стерлингов), сталкивается с растущими трудностями в утилизации аккумуляторов электромобилей с истекшим сроком службы. По оценкам, к 2040 году жизненный цикл 1 миллиона электромобилей будет заканчиваться ежегодно, при этом будет производиться около 0,5 миллиона тонн аккумуляторов для вторичной переработки.
По мнению исследователей, эффективная переработка этих литий-ионных аккумуляторов имеет решающее значение не только по экологическим соображениям, но и из-за ограниченных поставок в Великобританию ключевых материалов для аккумуляторов, таких как кобальт, литий и никель. Отказ от переработки этих материалов приведет к усилению зависимости от импорта, что может вызвать стратегические проблемы. Кроме того, из-за ограниченной доступности металлов безопасность поставок и их дефицит стали глобальными проблемами.
“Для всех этих электрических систем, беспилотных летательных аппаратов, машин для 3D–печати, водородных топливных элементов, ветряных турбин и двигателей для электромобилей требуются металлы – многие из них редкие - которые являются ключевыми для их функционирования”, - сказала изданию The Guardian Луиза Хорсфолл, заведующая кафедрой устойчивой биотехнологии Эдинбургского университета.
Исследователи подчеркивают необходимость перехода к циклической, более устойчивой экономике, в которой более разумно использовались бы имеющиеся ресурсы для преодоления глобального кризиса. По их словам, фундаментальные принципы экономики замкнутого цикла заключаются в том, что отходы являются недоиспользуемым сырьем и что потоки отходов можно проектировать, изготавливать и перерабатывать таким образом, чтобы они вписывались в цикл производства материалов.
Стремясь найти решение этого надвигающегося кризиса, исследователи рассматривали микробы как ключ к инновационному процессу переработки отходов. Бактерии - замечательные организмы, способные выполнять уникальные и сложные процессы, такие как синтез наночастиц металлов. Бактерии используют это в качестве механизма детоксикации, присоединяясь к атомам металла и превращая их в наночастицы, чтобы избежать отравления.
Луиза Хорсфолл и ее команда использовали эти штаммы бактерий для переработки отходов электронных аккумуляторов и автомобилей. По данным The Guardian, они растворили отходы, а затем использовали бактерии для обработки определенных металлов, осаждая их в виде твердых соединений.
“Используя инструменты и методы синтетической биологии, а также повторяющиеся циклы проектирования, сборки и тестирования, мы стремимся усовершенствовать, оптимизировать и стандартизировать производство этих наноразмерных осадков как высококачественных продуктов”, - говорят исследователи.
Сначала они успешно извлекли марганец, а затем никель и литий. Используя другой штамм бактерий, им также удалось извлечь кобальт и никель. В этих процессах использовались бактерии естественного происхождения. Далее Хорсфолл и ее команда намерены использовать генно-модифицированные бактерии для повышения эффективности извлечения металлов, например, для разделения кобальта и никеля, чего у них в настоящее время нет.
