Berta Sándor
Ritkaföldfémek újrahasznosítása biomassza segítségével
A ritkaföldfémek számtalan csúcstechnológiai alkalmazáshoz nélkülözhetetlenek. A Müncheni Műszaki Egyetem által vezetett kutatócsoportnak most sikerült ezeket a fémeket vizes oldatból újrahasznosítania eddig nem vizsgált baktériumtörzsek segítségével.
A szélturbinák, a katalizátorok, az optikai kábelek és a plazmaképernyők mind tartalmaznak ritkaföldfémeket. Mivel az e fogalom alá tartozó 17 fém nélkülözhetetlen a modern technológiákhoz, a kereslet és a költségek folyamatosan emelkednek. A termelékeny bányák előfordulása korlátozott, a kitermelés pedig gyakran költséges és környezetszennyező. Ezért nyilvánvalóak az előnyei annak, hogy ezeket az erőforrásokat a lehető leghatékonyabban újrahasznosítsák, például az elektronika vagy a vegyi katalizátorok területén az ipari szennyvizekből.
A Müncheni Műszaki Egyetem munkatársai a Kaiserslauterni Műszaki Egyetemmel együttműködve egy nagy lépéssel továbbvitték e keresett fémek körforgásos gazdaságát. A szakemberek több cianobaktériumtörzset vizsgáltak arra vonatkozóan, hogy képesek-e a ritkaföldfémeket vizes oldatból megkötni - és sikerrel jártak. "A folyamat reverzibilis. Ez azt jelenti, hogy ki tudjuk mosni a fémeket, és újra felhasználhatjuk a biomasszát" - magyarázta Thomas Brück professzor, a Müncheni Műszaki Egyetem Werner Siemens Szintetikus Biotechnológiai Tanszékének tudósa.
Brück és munkatársai tizenkét cianobaktériumtörzs esetében határozták meg a ritkaföldfémek, a lantán, a cérium, a neodímium és a terbium úgynevezett bioszorpciós potenciálját. E törzsek többségénél korábban még soha nem vizsgálták a biotechnológiai potenciált. Olyan szélsőséges környezeti körülmények között élőhelyekről származnak, mint a namíbiai sivatagok, a csádi szóda tavak, a dél-afrikai sziklahasadékok vagy a svájci szennyezett patakok. Amint azt a kutatók a laboratóriumi kísérletek során felfedezték, a vizsgált cianobaktériumok képesek a ritkaföldfémek száraz tömege akár tíz százalékának megfelelő mennyiségét megkötni. Az egyik szakember, Michael Paper kifejtette: "A cianobaktériumok biomasszájában nagy arányban találhatók olyan cukorvegyületek, amelyek negatív töltést hordoznak. Ezek vonzzák a pozitív töltésű fémionokat, amelyek így a biomasszához kötődnek".
Az egyetemek munkatársai azt is megfigyelték, hogy a ritkaföldfémek cianobaktériumokkal történő bioszorpciója már alacsony fémkoncentráció mellett is lehetséges. A folyamat ráadásul gyors is: az oldatban lévő cérium nagy részét a reakció kezdetétől számított öt percen belül megkötötték. A tudósok most egy további projekt keretében nagyobb léptékben szeretnék elvégezni a kísérleteket, hogy az eredmények ipari alkalmazását előmozdítsák.
A szélturbinák, a katalizátorok, az optikai kábelek és a plazmaképernyők mind tartalmaznak ritkaföldfémeket. Mivel az e fogalom alá tartozó 17 fém nélkülözhetetlen a modern technológiákhoz, a kereslet és a költségek folyamatosan emelkednek. A termelékeny bányák előfordulása korlátozott, a kitermelés pedig gyakran költséges és környezetszennyező. Ezért nyilvánvalóak az előnyei annak, hogy ezeket az erőforrásokat a lehető leghatékonyabban újrahasznosítsák, például az elektronika vagy a vegyi katalizátorok területén az ipari szennyvizekből.
A Müncheni Műszaki Egyetem munkatársai a Kaiserslauterni Műszaki Egyetemmel együttműködve egy nagy lépéssel továbbvitték e keresett fémek körforgásos gazdaságát. A szakemberek több cianobaktériumtörzset vizsgáltak arra vonatkozóan, hogy képesek-e a ritkaföldfémeket vizes oldatból megkötni - és sikerrel jártak. "A folyamat reverzibilis. Ez azt jelenti, hogy ki tudjuk mosni a fémeket, és újra felhasználhatjuk a biomasszát" - magyarázta Thomas Brück professzor, a Müncheni Műszaki Egyetem Werner Siemens Szintetikus Biotechnológiai Tanszékének tudósa.
Brück és munkatársai tizenkét cianobaktériumtörzs esetében határozták meg a ritkaföldfémek, a lantán, a cérium, a neodímium és a terbium úgynevezett bioszorpciós potenciálját. E törzsek többségénél korábban még soha nem vizsgálták a biotechnológiai potenciált. Olyan szélsőséges környezeti körülmények között élőhelyekről származnak, mint a namíbiai sivatagok, a csádi szóda tavak, a dél-afrikai sziklahasadékok vagy a svájci szennyezett patakok. Amint azt a kutatók a laboratóriumi kísérletek során felfedezték, a vizsgált cianobaktériumok képesek a ritkaföldfémek száraz tömege akár tíz százalékának megfelelő mennyiségét megkötni. Az egyik szakember, Michael Paper kifejtette: "A cianobaktériumok biomasszájában nagy arányban találhatók olyan cukorvegyületek, amelyek negatív töltést hordoznak. Ezek vonzzák a pozitív töltésű fémionokat, amelyek így a biomasszához kötődnek".
Az egyetemek munkatársai azt is megfigyelték, hogy a ritkaföldfémek cianobaktériumokkal történő bioszorpciója már alacsony fémkoncentráció mellett is lehetséges. A folyamat ráadásul gyors is: az oldatban lévő cérium nagy részét a reakció kezdetétől számított öt percen belül megkötötték. A tudósok most egy további projekt keretében nagyobb léptékben szeretnék elvégezni a kísérleteket, hogy az eredmények ipari alkalmazását előmozdítsák.