Перерабатываемый материал может быть восстановлен до исходного сырья с помощью пептидов (в центре). Для получения сырьевых фрагментов из целевого материала (оранжевого цвета) используются бактериофаги - вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки (слева). Пептиды, прикрепленные к полученным сырьевым компонентам (справа), выводят желаемый химический элемент из раствора. Автор изображения: Dr. Franziska Lederer, HZDR
В настоящее время не существует экономически эффективных технологий для переработки отслуживших свой срок энергосберегающих ламп и старых мобильных телефонов с возможностью извлечения из них ценных материалов, таких как редкоземельные химические элементы: тербий, иттрий и лантан, которые присутствуют в небольших концентрациях и связанны с разными компонентами устройств.
Экзотически звучащие соединения, такие как оксид иттрия, фосфат лантана, оксид церия-магния-алюминия и оксид бария-магния-алюминия, которые содержат следы тербия, церия, европия и других редкоземельных элементов, рассеяны в утилизируемых материалах на большом расстоянии.
Сами руды, в которых содержатся редкоземельные химические элементы, необходимые для производства плазменных и жидкокристаллических экранов, ветрогенераторов и электродвигателей гибридных автомобилей, в последние годы добываются в основном в Китае. Поэтому возможные ограничения на экспорт редких материалов может негативно повлиять на развитие ключевых технологий в Евразии.
Поэтому так важно развивать технологии, которые можно использовать для извлечения редкоземельных металлов, содержащихся в флуоресцентном порошке из выброшенных энергосберегающих ламп, телефонов и прочего. Такие технологии также можно использовать для извлечения и других ценных металлов, таких как медь и золото.
Один из таких подходов основан на вирусах, которые избирательно поражают бактериальные клетки. Оболочка этих крошечных «бактериофагов» состоит из около 4000 белков. Специально разработанный молекулярно-биологический метод позволяют прикреплять к этим бактериофагам короткие белковые фрагменты.
Эти фрагменты (пептиды) имеют длину от восьми до 16 белковых строительных блоков. Существует множество разных видов пептидов и это означает, что можно использовать огромное количество бактериофагов, каждый из которых будет иметь различный их набор. Молекулярные биологи называют такие коллекции «библиотеками».
«Пептиды служат небольшими карманами, в которые помещаются определенные мини-структуры». В качестве примера можно привести редкоземельный металл тербий. Бактериофаги, прикрепленные к твердой поверхности, входят в контакт с чистым соединением тербия. Далее поверхность промывают от лишних примесей, однако бактериофаги с прочно удерживаемыми соединениями тербия остаются на месте.
На втором этапе условия корректируются таким образом, чтобы прикрепленными к твердой поверхности оставались только те бактериофаги, которые идеально подходят для удерживания соединений тербия. Далее происходит анализ участка генома этих бактериофагов, содержащий необходимую схему пептида. Используя эту схему, подготавливаются именно те пептиды, которые подходят для соединений тербия.
Затем эти пептиды прикрепляют к частицам магнитного материала. Если такие частицы смешать с флуоресцентным порошком из энергосберегающих ламп в растворе, они присоединятся к содержащимся в нем соединениям тербия. Теперь, используя обычный магнит, можно «выловить» частицы порошка вместе с редкоземельными элементами. После удаления соединений тербия частицы с пептидами можно повторно использовать в следующем цикле.
Пептиды также можно прикреплять к пенопластовым шарикам, расположенным в контейнере с водой, которые будут всплывать на ее поверхность с прикрепленными к ним ценными металлами. «Возможно, получится выделить пептиды, которые смогут связываться с определенными видами пластика». Однажды пептиды будут в состоянии отсортировать смешанные пластиковые отходы в процессе их переработки.
«Технология все еще находится в зачаточном состоянии, и практическое ее применение займет некоторое время».
Связанная статья журнала Research in Microbiology:
https://www.journals.elsevier.com/research-in-microbiology
Источник: HZDR
Написать комментарий
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности