Nghiên cứu này chứng minh cách kỹ thuật di truyền có thể tăng cường khả năng khai thác các nguyên tố đất hiếm (REE) của vi khuẩn, rất quan trọng đối với các công nghệ bền vững, mang lại một giải pháp thay thế xanh hơn cho các quy trình khai thác truyền thống, gây hại cho môi trường.
Các nhà nghiên cứu đã biến đổi thành công Gluconobacter oxydans, một loại vi khuẩn được sử dụng trong quá trình bioleaching, để khai thác REE hiệu quả hơn. Bioleaching là một quá trình trong đó vi sinh vật hòa tan kim loại từ quặng. Nhóm nghiên cứu tập trung vào hai cơ chế di truyền chính: vận chuyển phosphate và oxy hóa glucose.
Bằng cách phá vỡ hệ thống vận chuyển đặc hiệu phosphate (đặc biệt là xóa gen pstS), vi khuẩn tạo ra dung dịch có tính axit cao hơn, làm tăng quá trình bioleaching lên đến 30%. Họ kết hợp điều này với việc biểu hiện quá mức gen mgdh, liên quan đến quá trình oxy hóa glucose, làm giảm thêm độ pH của dung dịch và tăng cường khai thác REE lên đến 73%.
Những vi khuẩn biến đổi gen này mang đến một con đường đầy hứa hẹn cho việc khai thác REE bền vững hơn. Các phương pháp truyền thống thường liên quan đến các hóa chất mạnh và nhiệt độ cao, dẫn đến ô nhiễm môi trường đáng kể. Bioleaching, đặc biệt với những vi khuẩn tăng cường này, có thể giảm đáng kể dấu chân môi trường của sản xuất REE, làm cho các công nghệ bền vững trở nên thực sự bền vững hơn.
Gluconobacter oxydans là một vi sinh vật dị dưỡng, có nghĩa là nó tiêu thụ vật chất hữu cơ như đường để tạo ra năng lượng. Trong trường hợp này, nó chuyển đổi glucose thành chất biolixiviant, một hỗn hợp các axit hữu cơ hòa tan ma trận rắn chứa REE. Gen pstS mã hóa một protein báo hiệu phosphate, trong khi mgdh mã hóa glucose dehydrogenase liên kết màng, một loại enzyme quan trọng cho quá trình oxy hóa glucose.