ابتكار أمريكي بالبروتينات لاستخراج المعادن النادرة بنقاء يفوق 90% وكسر الهمنة

طور باحثون من شركة "باتيل" الأمريكية، حلاً ابتكارياً لمعالجة العناصر الأرضية النادرة عبر الاعتماد على "البروتينات المُهندسة" بدلاً من الطرق الكيميائية التقليدية، حيث نجحت الاختبارات الأولية في فصل عنصري اللانثانوم والنيوديميوم بنسبة نقاء وإنتاجية تجاوزت 90% في مرحلة مُعالجة واحدة.

تأتي هذه الخطوة بالتزامن مع تزايد الطلب العالمي على العناصر النادرة التي تدخل في صناعة الإلكترونيات المتقدمة، والمغناطيسيات الدائمة المستخدمة في السيارات الكهربائية وتوربينات الرياح، بالإضافة إلى الهواتف الذكية ومعدات الدفاع والحوسبة المتقدمة. وتُعد هذه التقنية بديلاً مستداماً يمنح الولايات المتحدة ودولاً أخرى القدرة على بناء سلاسل توريد محلية ومواجهة السيطرة على المعادن النادرة.

تتمثل إحدى أكبر عقبات سلسلة إمداد العناصر الأرضية النادرة في تشابهها الكيميائي الكبير، مما يجعل عملية فصل كل عنصر معقدة وتتطلب عادةً مراحل متعددة.

استعان باحثو "باتيل" بعلم الأحياء لحل هذه المشكلة عبر تعديل "ببتيدات رابطة للكالسيوم" لتتفاعل بانتقائية مع عناصر أرضية نادرة مُعينة، وتعمل "البروتينات المُهندسة" كمستشعر جزيئي يتعرف على العنصر المطلوب مباشرة دون الحاجة لسلسلة طويلة من عمليات الفصل الكيميائي.

وفي التجارب التي استخدمت مواد ترشيح محاكاة ومواد خام صناعية، أظهر النظام قدرة عالية على إزالة الأيونات غير المرغوبة، حيث تمكنت "البروتينات المُهندسة" من فصل اللانثانوم والنيوديميوم مع الحفاظ على مستويات نقاء وإنتاجية تجاوزت 90% في مرحلة واحدة.

حصل البحث على دعم برنامج "الميكروبات البيئية كمورد للهندسة الحيوية" التابع لوكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة الأمريكية "DARPA"، مع وجود خطط مستقبلية لتطوير التقنية تجارياً رغم التحديات المتعلقة بالإنتاج الصناعي واسع النطاق.

تستخرج الصين نحو 60% من العناصر الأرضية النادرة عالمياً وتعالج النسبة الأكبر منها وتصنع معظم المغناطيسيات القائمة عليها مع فرض قيود تصديرية، بينما تسعى دول أخرى مثل الولايات المتحدة وأستراليا لتعزيز إنتاجها ومواجهة هذه الهيمنة في سوق يشهد نمواً متصاعداً.