Deze studie toont aan hoe genetische manipulatie het vermogen van bacteriën om zeldzame aardmetalen (REE's) te extraheren kan verbeteren, wat cruciaal is voor duurzame technologieën, en biedt een groener alternatief voor traditionele, milieubelastende mijnbouwprocessen.
Onderzoekers hebben met succes Gluconobacter oxydans, een bacterie die wordt gebruikt bij bioleaching, genetisch gemodificeerd om REE's efficiënter te extraheren. Bioleaching is een proces waarbij micro-organismen metalen uit erts oplossen. Het team concentreerde zich op twee belangrijke genetische mechanismen: fosfaattransport en glucose-oxidatie.
Door het fosfaat-specifieke transportsysteem te verstoren (met name door het pstS-gen te verwijderen), produceerden de bacteriën een zuurdere oplossing, waardoor de bioleaching met maximaal 30% toenam. Ze combineerden dit met overexpressie van het mgdh-gen, dat betrokken is bij glucose-oxidatie, waardoor de pH van de oplossing verder werd verlaagd en de REE-extractie met maar liefst 73% werd verhoogd.
Deze genetisch gemodificeerde bacteriën bieden een veelbelovende weg naar een duurzamere REE-extractie. Traditionele methoden omvatten vaak agressieve chemicaliën en hoge temperaturen, wat leidt tot aanzienlijke milieuvervuiling. Bioleaching, vooral met deze verbeterde bacteriën, kan de ecologische voetafdruk van de REE-productie aanzienlijk verminderen, waardoor duurzame technologieën echt duurzamer worden.
Gluconobacter oxydans is een heterotroof micro-organisme, wat betekent dat het organisch materiaal zoals suikers consumeert om energie te produceren. In dit geval zet het glucose om in een biolixiviant, een cocktail van organische zuren die de vaste matrix met REE's oplossen. Het pstS-gen codeert voor een fosfaat-signaleringsproteïne, terwijl mgdh codeert voor membraangebonden glucose dehydrogenase, een enzym dat cruciaal is voor glucose-oxidatie.