Pământurile rare sunt un grup de 17 elemente metalice ce posedă caracteristici chimice similare. Ele și-au dobândit numele datorită rarității cu care se găsesc în scoarța Pământului, fiind întâlnite, de obicei, în concentrații situate între 0,5 și 67 părți per milion (ppm). Aceste elemente joacă un rol esențial în tehnologia modernă, cum sunt LED-urile, telefoanele inteligente, motoarele electrice, turbinele eoliene, discurile de calculator, magneții, camerele foto și sursele de iluminat eficiente energetic. Drept urmare, cererea de pământuri rare a crescut constant în ultimele decenii și se preconizează că va continua să crească în anii 2030.
Datorită rarității lor și cererii crescute, pământurile rare pot fi costisitoare. De exemplu, un kilogram de oxid de neodim costă în jur de 200 de Euro, în timp ce un kilogram de oxid de terbiu ajunge până la 3.800 de Euro. În prezent, China deține o poziție dominantă, aproape de monopol, în extracția pământurilor rare. Totuși, recent, în Suedia a fost descoperit un depozit de pământuri rare estimat la peste un milion de tone metrice.
Economia circulară
Avantajele trecerii de la o economie „liniară” la o economie „circulară”, în care toate resursele sunt reciclate și reutilizate, sunt evidente. Așadar, am putea recicla mai eficient pământurile rare?
Oamenii de știință din Germania au arătat că biomasa unor cianobacterii fotosintetizante exotice poate absorbi cu eficiență pământurile rare din apele uzate provenite din minerit, metalurgie sau reciclarea deșeurilor de electronice. Biomasa poate fi apoi spălată pentru a colecta pământurile rare absorbite.
„Aceste cianobacterii ar putea fi utilizate în viitor în procesele prietenoase cu mediul pentru tratarea apelor uzate și recuperarea simultană a pământurilor rare”, a declarat profesorul Thomas Brück, de la Universitatea Tehnică din Munchen.
Tulpini de cianobacterii înalt specializate
Bioabsorbția este un proces metabolic pasiv utilizat pentru legarea rapidă și reversibilă a ionilor din soluțiile apoase. Cercetătorii germani au măsurat potențialul de bioabsorbție a lantanului, ceriului, neodimului și terbiului de către 12 tulpini de cianobacterii cultivate în laborator. Cele mai multe dintre aceste tulpini nu fuseseră niciodată evaluate pentru potențialul lor biotehnologic. Ele au fost prelevate din habitate foarte specializate, cum ar fi solurile aride din Deșertul Namib, suprafața lichenilor din întreaga lume, Lacul Natron din Ciad, crăpăturile din rocile din Africa de Sud sau pâraiele poluate din Elveția.
Echipa de cercetători a descoperit că o nouă specie din genul Nostoc a înregistrat cea mai ridicată rată de absorbție a ionilor din soluțiile apoase, având o eficiență de 84,2-91,5 mg pe gramul de biomasă, în timp ce specia Scytonema hyalinum a avut cea mai mică eficiență, de doar 15,5-21,2 mg/g. Eficiente au fost și cianobacteriile Synechococcus elongates, Desmonostoc muscorum, Calothrix brevissima și o nouă specie de Komarekiella.
S-a observat că bioabsorbția depinde puternic de aciditate: ea a fost cea mai ridicată la un pH de 5-6 și a scăzut puternic în soluțiile mai acide. Procesul de absorbție a fost cel mai eficient atunci când în mediu nu a existat o competiție din partea altor ioni, cum ar fi zincul, plumbul, nichelul sau aluminiul.
Autorii au utilizat o tehnică denumit spectroscopie în infraroșu pentru a determina care grupare funcțională din biomasă este responsabilă a bioabsorbția pământurilor rare.
Cercetătorii au ajuns la concluzia că procesul de bioabsorbție a pământurilor rare este posibilă chiar și la concentrații scăzute ale metalelor. De exemplu, cea mai mare parte a ceriului din soluție a fost absorbită în primele cinci minute de la începutul reacției.
Sursa: SciTechDaily