美國稀土突破？賓大發現細菌提取稀土方法，或讓稀土變“泥土”！
最近美國賓夕法尼亞州立大學化學副教授小約瑟夫·科特魯沃領導的團隊，發現了一種在常溫常壓下，利用特殊的細菌蛋白無污染、低能耗高效提取稀土的方法，或帶來稀土提煉的巨大突破，徹底讓所謂的稀土，變成唾手可得的“泥土”。
什麼是稀土元素？
稀土元素是指在地殼中含量較少的17種金屬元素，包括鑭系元素（鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥）和錒系元素（錒、錇、鐦）。
稀土在高科技領域具有重要的應用價值，比如電子產品、新能源汽車、航空航天等。因此，稀土元素被稱爲“工業維生素”或“現代工業黃金”。
稀土元素爲什麼難以回收？
稀土元素雖然重要，但是它們的開採和利用也存在一些問題。
首先，稀土元素分佈不均勻，目前大部分稀土的開採和生產集中在中國等少數國家。
其次，稀土元素很難從礦石中提取出來，這是因爲稀土元素化學性質相似，經常一起出現在地殼中，需要經過數十甚至上百道複雜的化學過程處理，並帶來巨大的污染。
超商首度联名新枫之谷！5款限量迷你杯塞太Q 限时喝咖啡免费送
另外，稀土元素很難從廢棄的電子產品中回收出來，因爲它們通常以微量的形式存在於各種材料中。
這些問題導致了稀土元素的供需矛盾和環境污染。
細菌如何分離稀土元素？
爲了解決這些問題，科學家們一直在尋找更有效、更環保的方法來提取和回收稀土元素。
最近，美國賓夕法尼亞州立大學的研究人員發現了一種細菌蛋白，叫做lanmodulin（縮寫爲LanM），它可以高效地進行稀土元素的分離。
LanM是一種由細菌產生的小分子蛋白質，它可以與稀土元素形成化學鍵。
LanM對不同稀土元素有不同的親和力，根據稀土元素的大小和身份進行選擇。
LanM可以形成二聚體或單體，從而實現在正常室溫條件下的分子握手。
分子握手是指兩個分子之間的相互作用，可以使它們結合或分離。
科學家們利用LanM的這種特性，設計了一種簡單的方法來分離稀土元素。
他們首先將含有稀土元素的溶液與LanM混合，使LanM與稀土元素結合。
然後，他們將混合物加熱到一定溫度，使LanM從二聚體變成單體，釋放出稀土元素。
這樣，就可以根據不同稀土元素的親和力和釋放溫度，將它們分離出來。
科學家們已經利用這種蛋白質，在室溫下不使用任何有機溶劑，一步到位地分離出了永磁體的主要成分——釹和鏑。
這項研究有什麼意義？
這項研究是利用生物技術來解決稀土元素的分離問題的一個重要突破。
它具有以下幾個優點：
它可以在常溫常壓下進行，不需要高溫高壓或強酸強鹼等化學試劑，節省了能源和成本，減少了環境污染。
它可以實現稀土元素的高選擇性和高回收率，不會造成資源浪費或交叉污染。
它可以應用於各種來源的稀土元素，包括礦石、工業廢水、電子廢料等，提高了稀土元素的利用效率。
這種方法可能爲整個科技領域帶來更有效、更環保的採礦和回收措施，展示了細菌蛋白在材料科學和化學工程中的巨大潛力。如果真的能商業化運行，將可能徹底讓稀土變得不再稀有，從而推動高科技產業的快速發展。
這項研究發表在5月31日的《自然》上。
參考文獻 : Enhanced rare-earth separation with a metal-sensitive lanmodulin dimer. Nature, 2023, 618, 87–93. https://www.nature.com/articles/s41586-023-05945-5