แบคทีเรียอาจเป็นกุญแจสำคัญในการสกัดแร่ธาตุหายากอย่างยั่งยืน
ธาตุหายากจากแร่มีความสำคัญต่อชีวิตสมัยใหม่ แต่การกลั่นธาตุเหล่านี้หลังจากการขุดนั้นมีค่าใช้จ่ายสูง ส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม และส่วนใหญ่เกิดขึ้นในต่างประเทศ การศึกษาวิจัยใหม่ได้บรรยายถึงหลักฐานหลักการในการออกแบบแบคทีเรีย Gluconobacter oxydans ที่เป็นก้าวแรกที่สำคัญในการตอบสนองความต้องการธาตุหายากที่พุ่งสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยวิธีการที่มีราคาและประสิทธิภาพใกล้เคียงกับวิธีการสกัดและการกลั่นด้วยความร้อนเคมีแบบดั้งเดิม และต้องมีความสะอาดเพียงพอที่จะตรงตามมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกา “เรากำลังพยายามคิดหาวิธีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยใช้อุณหภูมิต่ำ แรงดันต่ำ เพื่อแยกธาตุหายากออกจากหิน” บุซ บาร์สโตว์ ผู้เขียนอาวุโสของรายงานและผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวภาพและสิ่งแวดล้อมที่มหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ กล่าว ธาตุต่างๆ ซึ่งมีอยู่ 15 ชนิดในตารางธาตุ จำเป็นสำหรับทุกสิ่งทุกอย่างตั้งแต่คอมพิวเตอร์ โทรศัพท์มือถือ จอภาพ ไมโครโฟน กังหันลม ยานยนต์ไฟฟ้าและตัวนำไฟฟ้าไปจนถึงเรดาร์ โซนาร์ ไฟ LED และแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ ในขณะที่สหรัฐอเมริกาเคยกลั่นธาตุหายากด้วยตัวเอง แต่การผลิตดังกล่าวหยุดลงเมื่อกว่าห้าทศวรรษก่อน ปัจจุบัน การกลั่นธาตุหายากเกิดขึ้นเกือบทั้งหมดในประเทศอื่น โดยเฉพาะจีน “การผลิตและการสกัดธาตุหายากส่วนใหญ่อยู่ในมือของต่างชาติ” เอสเตบัน กาเซล รองศาสตราจารย์ด้านธรณีวิทยาและบรรยากาศศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ ซึ่งเป็นผู้เขียนร่วมกล่าว “ดังนั้นเพื่อความปลอดภัยของประเทศและวิถีชีวิตของเรา เราจำเป็นต้องกลับมาดำเนินการควบคุมทรัพยากรดังกล่าวอีกครั้ง” เพื่อตอบสนองต่อความต้องการธาตุหายากประจำปีของสหรัฐฯ จำเป็นต้องใช้แร่ดิบประมาณ 71.5 ล้านตัน (~78.8 ล้านตัน) เพื่อสกัดธาตุจำนวน 10,000 กิโลกรัม (~22,000 ปอนด์) วิธีการปัจจุบันจะใช้การละลายหินด้วยกรดซัลฟิวริกร้อน ตามด้วยการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์เพื่อแยกธาตุแต่ละธาตุที่มีความคล้ายคลึงกันมากออกจากกันในสารละลาย “เราต้องการคิดหาวิธีสร้างจุดบกพร่องที่ทำหน้าที่ได้ดีขึ้น” บาร์สโตว์กล่าว แบคทีเรีย G. oxydans มีคุณสมบัติในการสร้างกรดที่เรียกว่า biolixiviant ซึ่งละลายหิน แบคทีเรียใช้กรดนี้ในการดึงฟอสเฟตออกจากธาตุหายาก นักวิจัยได้เริ่มจัดการยีนของแบคทีเรีย G. oxydans เพื่อสกัดธาตุเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เพื่อดำเนินการดังกล่าว นักวิจัยได้ใช้เทคโนโลยีที่บาร์สโตว์ช่วยพัฒนา เรียกว่า Knockout Sudoku ซึ่งทำให้พวกเขาสามารถปิดใช้งานยีน 2,733 ยีนในจีโนมของ G. oxydans ได้ทีละยีน ทีมวิจัยได้คัดเลือกมิวแทนต์ โดยแต่ละมิวแทนต์จะต้องถูกปิดใช้งานยีนเฉพาะ เพื่อให้สามารถระบุยีนที่ทำหน้าที่ในการแยกธาตุออกจากหินได้ กาเซลกล่าวว่า “ผมมองโลกในแง่ดีอย่างมาก เรามีกระบวนการที่มีประสิทธิภาพมากกว่าสิ่งที่เคยทำมาก่อน” Alexa Schmitz นักวิจัยหลังปริญญาเอกในห้องทดลองของ Barstow เป็นผู้เขียนคนแรกของผลการศึกษาเรื่อง “Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction” ที่ตีพิมพ์ใน Nature Communications
เวลาโพสต์ : 04-07-2022 