《提取稀土元素的微生物也可以捕获碳》

  • 来源专题:关键矿产与绿色冶金
  • 编译者: 欧冬智
  • 发布时间:2025-06-18
  • 康奈尔大学的研究人员发现,一种名为氧化葡糖杆菌(G. oxydans)的微生物不仅能安全提取稀土和其他关键元素,还能捕获二氧化碳。他们通过三篇新论文,探索了利用该细菌更有效地溶解岩石,提取先进技术所需的金属,并加速自然过程中从空气中捕获二氧化碳的新策略。研究表明,通过基因编辑,可以显著提高G. oxydans的生物浸出效率和提取效率,甚至能加速自然碳捕获过程达58倍。这些发现为开发更环保、可持续的金属提取和碳捕获技术提供了潜力。
  • 原文来源:https://news.cornell.edu/stories/2025/06/microbes-extract-rare-earth-elements-also-can-capture-carbon
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  • 《捕获的二氧化碳转化为草酸来处理稀土元素》

    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2019-02-25
    • 到目前为止,二氧化碳一直被倾倒在海洋中或埋在地下。由于成本和占地面积的原因,工业界一直不愿在工厂里安装二氧化碳洗涤器。 如果我们不仅能捕获二氧化碳,而且能把它转化成有用的东西,那会怎么样?S. Komar Kawatra和他的学生们已经解决了这个挑战,他们取得了一些成功。 由密歇根理工大学化学工程教授卡瓦特拉、他的博士生斯利拉姆·瓦鲁里和维克多·克莱伦布克斯以及本科生萨姆·鲁特领导的研究小组设计了一种二氧化碳洗涤器。他们正致力于将捕获的二氧化碳转化为草酸,草酸是许多食物中的一种天然化学物质。 Root和Valluri被邀请在2月份于丹佛举行的矿业、冶金和勘探学会年会上展示他们的研究成果。 草酸是工业上用来从矿体中浸出稀土元素的。稀土用于手机等电子产品。稀土目前不在美国生产;中国生产的稀土占世界总产量的90%以上。通过在国内生产草酸,在美国提取稀土元素可能会有利可图他说,这对国家安全非常重要。 二氧化碳洗涤器是如何工作的 该小组在密歇根技术蒸汽工厂安装了二氧化碳洗涤器,在那里他们正在试点工厂用真正的烟气进行测试。 这个蒸汽发电厂产生的烟气含有百分之八的二氧化碳。化学工程师的洗涤器将排放量降低到4%,他们的目标是将其降低到2%以下。 卡瓦拉说:“低于2%,我们很高兴。”“低于1%,我们会非常高兴。” 这是很有可能的。Valluri说:“我们已经在实验室里把它降到零。” 在蒸汽装置中,他们从锅炉的主排气管道中抽取一股烟气样本。烟道气在华氏300-350度时从燃烧器中出来。样品通过过滤器进行压缩,过滤掉颗粒,然后在进入洗涤塔底部之前通过冷却装置。 苏打灰可以吸收二氧化碳 碳酸钠溶液被泵入11英尺高的洗涤塔的顶部。烟道气从柱子里冒出来。当它向顶部移动时,碳酸钠或苏打灰会从气体中去除大部分二氧化碳。卡瓦拉和他的学生们不断地监测二氧化碳的含量。 Valluri说:“最大的挑战是烟道气中气体比例的波动。”团队成员Root详细解释道:“您需要一个级联控制系统来测量二氧化碳并相应地控制洗涤溶液的数量。” Valluri说:“我们的下一个挑战是,我们能在多大程度上扩大洗涤器的规模,以及我们能用二氧化碳做什么。”这与Valluri和Claremboux的另一个研究项目有关,即将二氧化碳转化为有用的产品。他们已经能够在实验室规模上从二氧化碳中产生草酸。 技术校友支持研究 John Simmons是密歇根理工学院化学工程学院的校友,也是北达科他州俾斯麦的Carbontec能源公司的董事长,他支持卡瓦特拉的研究。他说,这种二氧化碳洗涤器对工业的节省是巨大的。 从排放物中去除二氧化碳的通常方法是使用胺类、氮类化合物,这些化合物结合二氧化碳。西蒙斯说,但是胺的价格是每吨2万美元。像卡瓦拉的团队使用的苏打灰这样的碳酸盐每吨的成本是200美元。 席梦思床品公司对利用捕获的二氧化碳生产商业产品的潜力感到兴奋。“我不认为把它埋在地下是个好主意,”他说。“我们必须找到一种商业利用它的方法。” 这项名为“Clearite VI二氧化碳捕获/利用工艺”的技术获得了专利(专利号:由发明人S. Komar Kawatra、Tim Eisele和John Simmons分配到密歇根州技术公司。Carbontec Energy Corporation是该技术的全球独家授权方,计划通过合资和分许可将该技术商业化。 席门斯很高兴卡瓦拉和他的学生们正在密歇根州理工学院的天然气燃烧蒸汽装置中进行他们的洗涤器的试验研究。他解释说:“在实际排放条件下测试这一过程非常重要。” ——文章发布于2019年2月22日
  • 《美国研发新工艺 从电子垃圾中提取稀土元素制汽车电池》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-08-19
    • 据外媒报道,美国能源部所属劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员与宾夕法尼亚州立大学(PSU)和爱达荷国家实验室(INL)合作,基于一种天然蛋白质,设计了一种新工艺,可以从低品位资源中提取和提纯稀土元素(REE),为美国实现更多元化且可持续的稀土元素业务提供了新途径。 此种名为lanmodulin的细菌蛋白质能够一次性萃取和提纯复杂金属混合物中的稀土元素,此类复杂金属混合物包括电子垃圾和煤炭副产品等。 稀土元素对于美国在清洁能源行业获得竞争力至关重要,因为稀土通常被用于很多高科技和国家安全设备中,包括计算机组件、大功率磁铁、风力涡轮机、手机、太阳能电池板、超导体、混合动力/电动汽车电池、LCD屏、夜视镜和可调微波谐振器。 截至目前,提取和提纯稀土元素的化学工艺都很复杂,而且对环境有害。从电子垃圾和煤炭副产品等新来源中提取或回收稀土元素,同时使用lanmodulin等天然产品,可能会带来很大的改变。 2018年,PSU的Joseph Cotruvo教授团队分离出了细菌蛋白质lanmodulin,并对其进行表征,表明其是唯一已知的宏螯合剂,可自然地进化,以可逆的方式隔离稀土元素。而铁或钙等经典大分子隔离元素无法选择性地隔离稀土元素。LLNL和PSU团队研究了lanmodulin溶剂的化学性以及其可用于工业应用的潜力。他们的研究提供了直接证据,证明lanmodulin特别喜欢与镧系元素(属于稀土金属)结合,同时与大多数非稀土元素的亲和力很低。 此外,与其他化学提取法不同,此种蛋白质可以一步就从电子垃圾和燃烧前的煤炭中,定量且选择性地提取稀土元素。