用二维蛋白层作为可化生物基架的精密工程,用于对稀土元素的选择性回收
Roger M Pallares1, Marimikel Charrier2, Sara Tejedor-Sanz2
1Chemical Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, United States.
Journal of the American Chemical Society
|January 5, 2022
概括
研究人员开发了一种用于提取稀土元素的新生物材料, 这种生物灵感材料具有很高的选择性和可重复使用性,为稀土元素的回收和减轻供应链风险提供了可持续的解决方案.
科学领域:
- 材料科学
- 生物有机化学
- 可持续的技术
背景情况:
- 稀土元素对于风力轮机和光伏等清洁能源技术至关重要.
- 稀土元素供应链中断的高风险需要新的回收技术来确保可再生能源的生产.
- 目前的提取方法在效率和环境影响方面面临挑战.
研究的目的:
- 合成和表征一种用于生物灵感提取的新生物材料.
- 评估材料对稀土元素的结合性,选择性和可重复使用性.
- 探索生物吸收平台的重要元素回收潜力.
主要方法:
- 一个2D晶体蛋白格子的合成,用氧胺基化剂功能化.
- 发光定位以确定兰他尼德结合亲缘关系 (解离常数).
- 竞争性定位以评估对常见干扰的选择性.
- 使用酸盐溶液进行循环脱和再利用实验.
主要成果:
- 工程蛋白质层对所有测试的化物表现出微分子范围的亲和力.
- 这种材料对具有较小离子半径的化物具有更高的结合亲和力.
- 证实了兰坦化物对其他常见的离子的选择性结合 (数量级).
- 在多个循环中成功重复使用功能化蛋白质层.
结论:
- 生物材料为稀土元素的选择性生物吸收和回收提供了一个有前途的平台.
- 开发的材料解决了清洁能源关键要素的供应链漏洞.
- 这种生物灵感的方法为废物流中的稀土元素回收提供了可持续的替代方案.
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