Ученые из Эдинбургского университета разработали инновационный метод извлечения редких металлов, необходимых для развития зеленой энергетики, с помощью бактерий.
Исследователи из группы The Horsfall Group при Эдинбургском университете предлагают использовать микроорганизмы для извлечения лития, кобальта, марганца и других металлов из старых батарей и отслужившего электронного оборудования. По их словам, существует несколько видов бактерий, которые способны уменьшать концентрацию катионов металлов и образовывать осадки металлов нулевой валентности в качестве защитной стратегии против опасных концентраций катионов металлов.
Спрос на редкие металлы
Популярности электромобилей быстро растет. Прогнозируется, что в одной только Великобритании к 2030 году их соотношение изменится с 1 из 200 до 1 из 12, а к 2050 году - до 9 из 10. Учитывая все это, автомобильная промышленность сталкивается с растущей проблемой переработки отслуживших батарей электромобилей.
Ожидается, что к 2040 году около 1 миллиона электромобилей ежегодно будут достигать конца своего жизненного цикла. Это будет приводить к образованию около 0,5 млн тонн батарей для переработки в год.
По мнению ученых, эффективная переработка этих литий-ионных батарей имеет решающее значение не только по экологическим причинам, но и из-за ограниченных запасов ключевых материалов для батарей, таких как кобальт, литий и никель. Неспособность перерабатывать эти материалы приведет к увеличению зависимости от импорта, что может вызвать потенциальные стратегические проблемы. Кроме того, из-за ограниченной доступности металлов, обеспечение поставок и дефицит становятся глобальными проблемами.
"Все эти фотоэлектрические панели, дроны, 3D-принтеры, водородные топливные элементы, ветряные турбины и двигатели для электромобилей требуют металлов - многие из них редкие - которые являются ключевыми для их работы", - говорит Луиза Хорсфолл, заведующая кафедрой устойчивой биотехнологии в университете, в интервью Guardian.
Стремясь найти решение этой надвигающейся проблемы, ученые обратили внимание на микробы.
Микробная переработка
Бактерии - это удивительные организмы, способные выполнять уникальные и сложные процессы, такие как синтез металлических наночастиц. Эти бактерии, вероятно, делают это как механизм детоксикации, прикрепляясь к атомам металлов и превращая их в наночастицы, чтобы избежать отравления.
Хорсфолл и ее команда использовали эти необычные бактериальные штаммы для переработки отходов от электронных батарей и автомобилей. По данным Guardian, они растворили отходы, а затем использовали бактерии для нацеливания на определенные металлы, осаждая их в виде твердых соединений.
"Используя инструменты и методы синтетической биологии, а также итеративные циклы проектирования, сборки и тестирования, мы стремимся улучшить, модифицировать и стандартизировать производство этих наноразмерных осадков как высокоценных продуктов", - говорят исследователи.
Сначала ученым удалось успешно извлечь марганец, затем никель и литий. Используя другой бактериальный штамм, им также удалось извлечь кобальт и никель.
В перспективе Хорсфолл и ее команда намерены использовать генетически модифицированные бактерии для повышения эффективности извлечения металлов, например, для раздельной добычи кобальта и никеля. В данный момент бактерии извлекают эти металлы одновременно, что не очень удобно для их последующего использования.
