ТАСС, 31 мая. Биотехнологи создали набор синтетических ферментов, которые позволяют "сортировать" и отделять друг от друга атомы разных типов редкоземельных металлов. Это значительно упростит и удешевит добычу этих элементов из промышленных отходов и природных минералов, сообщили в среду в пресс-службе университета штата Пенсильвания.
"Разработанный нами подход позволяет одинаково эффективно извлекать редкоземельные металлы из горных пород и отходов. Если у нас появится возможность получать эти вещества из отработанного сырья и устаревшей электроники, то это значительным образом снизит те объемы этих элементов, которые каждый год человечеству приходится извлекать из неживой природы", - заявил профессор университета штата Пенсильвания в Филадельфии (США) Джозеф Котруво, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Редкоземельные металлы из группы лантаноидов достаточно широко встречаются в коре Земли, однако добыть их достаточно сложно из-за их рассеянности и низкой концентрации в породах. Дополнительным осложняющим фактором служит то, что все лантаноиды похожи друг на друга по химическим свойствам, что затрудняет их разделение.
Несмотря на сложности, связанные с добычей редкоземельных металлов, они сегодня широко используются в быту и промышленности. В частности, они активно применяются при производстве электроники, лазеров, оптоволокна, в ядерной промышленности и в ряде других областей экономики. К примеру, неодим и самарий используются для создания сверхмощных магнитов, а соединения европия и ряда других лантаноидов - для производства светящихся или флуоресцирующих красителей.
Белковый инструмент для добычи металлов
Профессор Котруво и его коллеги обнаружили, что процесс добычи и переработки лантаноидов можно значительным образом упростить и удешевить, если использовать для этих целей модифицированные версии фермента LanM, который некоторые микробы используют для захвата и удаления атомов большого числа редкоземельных металлов из их цитоплазмы.
Изначально ученые проводили опыты с белками бактерии Methylorubrum extorquens, однако недавно биотехнологи обнаружили, что аналогичные ферменты микроба Hansschlegelia quercus не только более активно захватывают атомы лантаноидов, но и позволяют в буквальном смысле "сортировать" и отделять друг от друга разные формы этих редкоземельных металлов.
Как объясняют исследователи, эта особенность ферментов Hansschlegelia quercus была связана с тем, что они могут взаимодействовать только с теми ионами лантаноидов, которые обладают определенными размерами. Ученые воспользовались этой характеристикой белка LanM и подготовили множество синтетических аналогов этой молекулы, каждая из которых взаимодействовала только с одной формой редкоземельных металлов, в частности, с лантаном, диспрозием и неодимом.
Последующие опыты показали, что синтетические варианты фермента LanM были способны избирательно извлекать более 98% ионов каждого металла из растворов, содержавших в себе равные количества двух или трех редкоземельных элементов. Это позволяет использовать подобные ферменты как для добычи лантана, диспрозия и неодима из руды, так и для их извлечения из различных промышленных отходов, подытожили ученые.