Ingeniería de precisión de capas de proteínas 2D como andamios quelantes biogénicos para la recuperación selectiva de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química bioorgánica
• Tecnología sostenible

Sus antecedentes:

• Los elementos de tierras raras (lantánidos) son fundamentales para las tecnologías de energía limpia como las turbinas eólicas y la energía fotovoltaica.
• El alto riesgo de interrupción de la cadena de suministro de elementos de tierras raras requiere nuevas tecnologías de recuperación para garantizar la producción de energía renovable.
• Los métodos de extracción actuales se enfrentan a desafíos en cuanto a eficiencia e impacto ambiental.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar un nuevo material biogénico para la extracción de lantánidos bioinspirados.
• Evaluar la afinidad de unión, la selectividad y la reutilización del material para los elementos de tierras raras.
• Explorar el potencial de las plataformas de bioadsorción para la recuperación de elementos críticos.

Principales métodos:

• Síntesis de una red de proteínas cristalinas en 2D funcionalizada con quelantes de hidroxipiridinato.
• Titulación de la luminiscencia para determinar las afinidades de unión de los lantánidos (constantes de disociación).
• Titraciones competitivas para evaluar la selectividad frente a los cationes interferentes comunes.
• Experimentos de desorción y reutilización cíclica con soluciones de citrato.

Principales resultados:

• Las capas de proteínas diseñadas exhiben afinidades de rango micromolar para todos los lantánidos probados.
• El material demuestra una mayor afinidad de unión para los lantánidos con radios iónicos más pequeños.
• Se confirmó la unión selectiva de los lantánidos con otros cationes comunes (varios órdenes de magnitud).
• Las capas de proteínas funcionalizadas se reutilizaron con éxito en múltiples ciclos.

Conclusiones:

• Los materiales biogénicos ofrecen una plataforma prometedora para la bioadsorción selectiva y la recuperación de elementos de tierras raras.
• El material desarrollado aborda las vulnerabilidades de la cadena de suministro para elementos críticos en energía limpia.
• Este enfoque de inspiración biológica ofrece una alternativa sostenible para el reciclaje de elementos de tierras raras a partir de flujos de residuos.