美国能源部向康奈尔大学的研究人员提供了100万美元的奖金，这些研究人员正在利用程序化微生物开采用于消费电子产品和先进可再生能源的稀土矿物。
据美国地质调查局(U.S. Geological Survey)称，在过去25年里，世界上大部分稀土元素(元素周期表上有17种稀土元素)都是在中国开采的。但那里的采矿和整理过程产生了有毒废物，严重破坏了环境。
含有氧化葡萄糖杆菌的培养皿最终将被用来溶解独居石矿物以提取稀土元素。
康奈尔大学的这个项目发展了以生物和可持续的方式在美国开采稀土元素的概念
农业与生命科学学院(CALS)生物与环境工程助理教授、首席研究员布兹·巴斯托(Buz Barstow)说:“生物学为我们现在开采和提纯稀土元素的环境污染方式提供了另一种选择。”“生物能力非常丰富;我们只是没有利用它。我们的新技术可以帮助重振美国稀土行业，并为未来的能源技术提供这些关键元素的新来源。”
稀土元素提高了风能和太阳能发电的产量;而智能手机等消费电子产品制造商则依赖这些元素来让应用程序正常运行。
这笔资金来自美国能源部的高级研究计划局-能源。巴斯托的团队包括生物与环境工程(CALS)教授吴明明;工程学院地球和大气科学副教授Esteban Gazel;Megan Holycross，地球和大气科学的助理教授(CALS, COE)。
美国稀土行业在30年前蓬勃发展，但后来由于缺乏新的发展和糟糕的经济状况而陷入困境。巴斯托说，有了清洁的、新的生物方法来提取这些元素的前景，整个国内工业可能会复苏。
Barstow说:“这可能证明了工程微生物解决可持续能源问题的潜力——包括人工光合作用、电池再生和循环利用、生物燃料生产，以及二氧化碳捕获和封存。”“这可能使可持续能源技术的应用迅速扩大。”
该小组将首先设计一种微生物(氧化葡萄糖杆菌)来溶解独居石，独居石是一种含有稀土元素铒、钍和镧的磷酸盐岩石。它们在岩浆结晶过程中形成，并在沉积矿床中积累。
“我们将携带一种能够溶解岩石中的矿物的微生物，我们可以让这种微生物更快更彻底地消化这些矿物，”Barstow说。“我们能够更有选择性地去除稀土矿物。”
Gazel说，允许生物体分解矿物质并不是什么新鲜事。水从岩石上流过，释放出矿物质，滋养土壤，流入河流，最终流入大海。
Holycross和Gazel将在一个已知稀土元素浓度的熔炉中培育合成的独居石晶体“矿石”。这些晶体将提供给合成生物学团队，用于不同菌株的葡萄糖杆菌的浸出实验。
目的是测试这些合成生物体从矿石中释放稀土元素的效率。”这个过程在自然界中发生，但非常缓慢。例如，金属通过风化过程从矿物中浸出，还有一些是由生物介导的，这就是海水是咸的原因，”Gazel说。“是来自大陆的钠使海洋变咸。
“这是地球演化和元素自然循环的重要组成部分，”Gazel说。因此，我们在一个全新的领域携手合作，将合成生物学实验与我们对矿物的了解结合起来，以解决21世纪的挑战。”
博士后研究员Alexa Schmitz博士18年，博士后研究助理J. Brian Balta，博士生Sean Medin和实验室技术员Brooke Pian加入了这个项目。
Gazel, Wu和Barstow是康奈尔阿特金森可持续发展中心的研究员;2018年，Gazel和Barstow在康奈尔·阿特金森的一次关于能源挑战的午餐会上偶然相遇，这让他们先是在2019年获得了康奈尔·阿特金森学术风险基金的种子基金，现在又获得了联邦基金的资助。
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