Pesquisadores do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), em colaboração com a Pennsylvania State University (PSU) e o Idaho National Laboratory (INL), desenvolveram um novo processo, com base em uma proteína que ocorre naturalmente, que poderia extrair e purificar elementos de terras raras (REE) de fontes de baixo teor. Isso poderia oferecer um novo caminho para um setor de REE mais diversificado e sustentável para os Estados Unidos.

A proteína, lanmodulina, permite uma extração e purificação em uma etapa de REEs de misturas de metais complexas, incluindo lixo eletrônico e subprodutos de carvão.

"Lanmodulin tem várias propriedades únicas e emocionantes. Todos nós ficamos surpresos ao descobrir que uma proteína natural pode ser tão eficiente para extração de metal. Trabalhei em muitas moléculas para purificação de metal, mas esta é realmente especial, "disse o pesquisador Gauthier Deblonde do LLNL, autor principal de um artigo sobre esta pesquisa que aparece em Química Inorgânica . "Esta proteína é a macromolécula mais seletiva de REE caracterizada até o momento e é capaz de tolerar condições industrialmente relevantes, como baixo pH, alta temperatura e quantidades molares de íons concorrentes. "

REEs são essenciais para a competitividade americana na indústria de energia limpa porque são usados ​​em muitos dispositivos importantes para uma economia de alta tecnologia e segurança nacional, incluindo componentes de computador, ímãs de alta potência, turbinas eólicas, celulares, painéis solares, supercondutores, baterias de veículos híbridos / elétricos, Telas de LCD, óculos de visão noturna e ressonadores de micro-ondas ajustáveis.

A data, os processos químicos para extrair e purificar REEs são complexos e prejudiciais ao meio ambiente. Extração ou reciclagem de REE de novas fontes, como lixo eletrônico e subprodutos de carvão, ao usar produtos naturais, como a lanmodulina, pode mudar o jogo.

"Aproveitar biomoléculas para tecnologias de extração de metal é atraente, uma vez que a maioria dos processos bioquímicos ocorrem com rendimentos quantitativos, cinética rápida e alta seletividade e fidelidade, "Deblonde disse." Nosso trabalho também mostra que macromoléculas de origem biológica podem superar quelantes artificiais (pequenas moléculas sintéticas que se ligam fortemente a íons metálicos) e podem trazer uma mudança para os métodos atualmente altamente restritos e não sustentáveis ​​usados ​​para REE extração e purificação. "

Em 2018, A lanmodulina produzida por determinada bactéria foi isolada e caracterizada pela equipe do professor Joseph Cotruvo da PSU. É o único macroquelador conhecido que evoluiu naturalmente para sequestrar íons REE de forma reversível. As macromoléculas clássicas sequestram elementos como ferro ou cálcio, mas não sequestra REEs seletivamente. As equipes LLNL e PSU investigaram a química da solução de lanmodulina e o uso potencial para aplicações orientadas para a indústria. Seu trabalho oferece evidência direta de que a lanmodulina forma complexos altamente estáveis ​​e solúveis em água através da série de lantanídeos, enquanto exibe afinidade mínima para a maioria dos não-REEs.

Avançar, a proteína permite uma extração seletiva e quantitativa de uma etapa de REEs de lixo eletrônico e carvão de pré-combustão, algo que os outros métodos de extração química não fazem.