喜爱金属的微生物品尝提炼稀土的绿色方法

现在，康奈尔大学的科学家们已经确定了希瓦氏菌(Shewanellaoneidensis)的基因组特征，这是一种对稀土元素有亲和力的喜金属细菌，用一种称为生物吸附的良性做法取代了严酷的化学处理。

他们的研究“Shewanellaoneidensis稀土结合的基因组特征”发表在《科学报告》上。

“目前稀土元素提纯方法的问题在于，它们严重依赖有机溶剂和刺激性化学品，”农业与生命科学学院生物与环境工程助理教授、资深作者巴斯托说。

“这些方法成本高昂且对环境造成破坏。在这里，我们有一种绿色替代方案，利用微生物选择性吸附和纯化稀土元素，从而无需使用有害化学物质。我们正在使净化过程更加环保。”

这种微生物选择性地吸附或粘附这些稀土元素，使其成为进行环保净化程序的理想选择。

一般来说，S.oneidensis更喜欢吃元素周期表第六行的f区元素，即镧系元素。具体来说，微生物更喜欢铕。

通过表征S.oneidensis的基因组，科学家可以调整其处理其他稀土元素的偏好。

科学家们筛选了S.oneidensis基因组的3,373个部分，发现了242个影响它的基因。

与野生的S.oneidensis相比，科学家在细菌中发现的突变基因可以将稀土元素纯化过程的时间缩短近三分之一，并为磨练这种绿色方法提供了路线图。

“我们的工作指出了控制膜组成的关键基因，这些基因传统上负责稀土元素生物吸附中的细胞粘附和生物膜形成，”主要作者、巴斯托实验室的博士生、REEgen的创始人SeanMedin说。“这项工作推进了S.oneidensis中稀土元素生物吸附的机制。”

梅丁说，这项工作有可能使稀土加工变得更加清洁和可扩展。“目前，由于严格的环境法规和建设分离工厂的基础设施成本高昂，所有稀土元素的提纯都在国外进行，”他说。“我们的工艺将不再需要对环境有害的溶剂。

“我们的工艺可能会大大减少建设所需的土地和资本密集度，”梅丁说，“因为我们的分离可以通过充满固定细菌的柱子反复富集来完成，而不是长达数英里的混合沉降器工厂。”

虽然该技术仍在开发中，但研究人员对潜在影响持乐观态度。康奈尔阿特金森可持续发展中心的教员巴斯托说，这项技术可以帮助美国为技术和国防应用开发稳定的稀土元素供应。

该集团预计到2028年创建一个中试规模的净化系统。

巴斯托说：“这项研究为我们提供了制造微生物的基因蓝图，使我们能够以环保的方式纯化稀土。”

“如果你想减少气候变化，这使我们能够建立可持续的能源基础设施——例如改进电动汽车、风力涡轮机、制造超导体和提供高效照明。这就是最终的回报。”

讲解员：什么是希瓦氏菌?

希瓦氏菌是一种细菌，以其非凡的呼吸多功能性和使用多种电子受体(包括金属和矿物质)的能力而闻名。它是属于希瓦氏菌属的革兰氏阴性细菌。

奥奈德希瓦氏菌的主要特征和特征包括：

电子转移：希瓦氏菌以其将电子转移到其环境中的外部电子受体的能力而闻名。这种电子转移能力使其能够使用各种固体基质进行呼吸，包括铁和锰等金属离子，它们可以作为电子受体。

金属还原：人们经常研究这种细菌在金属和矿物质还原中的作用，这一过程称为金属还原。它可以促进金属离子从可溶形式转变为不溶形式，这对生物地球化学循环和环境修复具有重要意义。

生物修复：希瓦氏菌在生物修复方面具有潜在的应用，它可以通过金属还原过程减少和固定有毒金属，如铀和铬，从而净化污染的环境。

无氧呼吸：虽然希瓦氏菌能够进行有氧呼吸(使用氧气作为电子受体)，但它也可以在没有氧气的情况下使用各种替代电子受体(包括硝酸盐、硫酸盐和金属)进行无氧呼吸。

研究兴趣：由于其独特的代谢能力和电子传递机制，希瓦氏菌已被科学家和研究人员广泛研究。它提供了对微生物呼吸的基本过程、环境中的金属循环以及生物技术和生物修复的潜在应用的见解。

自然栖息地：希瓦氏菌可以在各种水生环境中找到，包括淡水和海洋沉积物。它通常与氧气水平波动的环境有关，从而需要多种呼吸策略。

希瓦氏菌是一种在微生物学、生物地球化学和环境科学领域具有重要意义的微生物，因为它具有独特的代谢能力及其在解决环境污染问题方面的潜在实际应用。

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