sumber: Phys.org

Unsur tanah jarang dari bijih sangat penting bagi kehidupan modern tetapi memurnikannya setelah penambangan memerlukan biaya mahal, merusak lingkungan dan sebagian besar terjadi di luar negeri.

Sebuah studi baru menguraikan bukti prinsip untuk merekayasa bakteri, Gluconobacter oxydans, yang mengambil langkah awal yang besar menuju pemenuhan permintaan unsur tanah jarang yang meroket dengan cara yang sesuai dengan biaya dan efisiensi metode ekstraksi dan pemurnian termokimia tradisional dan cukup bersih untuk memenuhi standar lingkungan AS.

“Kami tengah berupaya menemukan metode yang ramah lingkungan, bersuhu rendah, dan bertekanan rendah untuk mengeluarkan unsur tanah jarang dari batu,” kata Buz Barstow, penulis utama makalah ini dan asisten profesor teknik biologi dan lingkungan di Universitas Cornell.

Unsur-unsur—yang ada 15 di tabel periodik—diperlukan untuk semuanya, mulai dari komputer, telepon seluler, layar, mikrofon, turbin angin, kendaraan dan konduktor listrik hingga radar, sonar, lampu LED, dan baterai isi ulang.

Meskipun AS pernah memurnikan unsur tanah jarangnya sendiri, produksi tersebut dihentikan lebih dari lima dekade lalu. Kini, pemurnian unsur-unsur ini hampir seluruhnya dilakukan di negara lain, khususnya Tiongkok.

"Mayoritas produksi dan ekstraksi unsur tanah jarang berada di tangan negara asing," kata salah satu penulis, Esteban Gazel, profesor madya ilmu bumi dan atmosfer di Cornell. "Jadi, demi keamanan negara dan cara hidup kita, kita perlu kembali ke jalur yang benar untuk mengendalikan sumber daya itu."

Untuk memenuhi kebutuhan tahunan AS akan unsur tanah jarang, sekitar 71,5 juta ton (~78,8 juta ton) bijih mentah diperlukan untuk mengekstraksi 10.000 kilogram (~22.000 pon) unsur.

Metode saat ini mengandalkan pelarutan batuan dengan asam sulfat panas, diikuti dengan penggunaan pelarut organik untuk memisahkan unsur-unsur individu yang sangat mirip satu sama lain dalam suatu larutan.

“Kami ingin menemukan cara untuk membuat bug yang dapat melakukan pekerjaan itu dengan lebih baik,” kata Barstow.

G. oxydans dikenal karena menghasilkan asam yang disebut biolixiviant yang melarutkan batu; bakteri tersebut menggunakan asam tersebut untuk menarik fosfat dari unsur tanah jarang. Para peneliti telah mulai memanipulasi gen G. oxydans sehingga dapat mengekstraksi unsur-unsur tersebut dengan lebih efisien.

Untuk melakukannya, para peneliti menggunakan teknologi yang dikembangkan Barstow, yang disebut Knockout Sudoku, yang memungkinkan mereka menonaktifkan 2.733 gen dalam genom G. oxydans satu per satu. Tim tersebut mengkurasi mutan, masing-masing dengan gen tertentu yang dihilangkan, sehingga mereka dapat mengidentifikasi gen mana yang berperan dalam mengeluarkan unsur-unsur dari batu.

"Saya sangat optimis," kata Gazel. "Kami memiliki proses yang akan lebih efisien daripada apa pun yang pernah dilakukan sebelumnya."

Alexa Schmitz, peneliti pascadoktoral di laboratorium Barstow, adalah penulis pertama studi, “Gluconobacter oxydans Knockout Collection Finds Improved Rare Earth Element Extraction,” yang diterbitkan di Nature Communications.

---

Waktu posting: 04-Jul-2022