Sappiamo ormai tutti cosa sono le terre rare (REE, Rare Earth Elements), componenti fondamentali per quasi tutte le tecnologie moderne, dagli smartphone agli hard disk dei computer. Quello che non sappiamo è invece come separarle dalla crosta terrestre (ma anche le une dalle altre) in modo semplice.
Perciò gli scienziati della Penn State, l’Università della Pennsylvania (Stati Uniti), hanno pensato di chiedere aiuto alla biologia. Grazie a ciò hanno scoperto un nuovo meccanismo mediante il quale i batteri possono selezionare tra diversi elementi di terre rare, utilizzando la capacità di una proteina batterica di legarsi a un’altra unità di se stessa, o dimerizzare, quando è legata a determinate terre rare, ma preferisce rimanere una singola unità, o monomero, quando è legata ad altri.
Attualmente, separare terre rare è complicato e molto inquinante
Dopo aver compreso a fondo questi meccanismi, i ricercatori hanno trovato un modo per separare i metalli delle terre rare (simili l’uno dall’altro) in modo rapido, efficiente e a temperatura ambiente. Questo processo promette di arrivare a pratiche di estrazione e riciclaggio più efficienti e più ecologiche. Inoltre, è applicabile sia per estrarre metalli dalla roccia che da dispositivi elettronici dismessi.
Il vantaggio rispetto ai metodi tradizionali è evidente visto che separare terre rare richiede a tutt’oggi l’uso di grandi quantità di sostanze chimiche tossiche come cherosene e fosfonati (più o meno le stesse sostanze chimiche utilizzate negli insetticidi e negli erbicidi) con dozzine o addirittura centinaia di passaggi per riuscire ad ottenere singoli ossidi di REE di elevata purezza.
Una proteina che lega i lantanidi al calcio
La soluzione trovata dagli scienziati americani arriva direttamente dalla natura grazie ad una classe di batteri chiamati metilotrofi, che spesso si trovano sulle foglie delle piante, nel suolo e nell’acqua. Dopo aver isolato la proteina lanmodulina da uno di questi batteri hanno scoperto che non aveva eguali nella sua capacità di legare i lantanidi (terre rare) su metalli comuni come il calcio. Attraverso un lavoro successivo hanno dimostrato di essere in grado di purificare questi elementi come gruppo da dozzine di altri metalli in miscele che erano troppo complesse per i tradizionali metodi di estrazione.
Purtroppo, la lanmodulina sembra meno efficace nel discriminare tra le singole terre rare. Tuttavia, il concetto di legare le terre rare a un’interfaccia molecolare potrebbe rivelarsi un approccio vincente anche per realizzare separazioni tra REE, elementi che si trovano uno accanto all’altro nella tavola periodica. L’obbiettivo sembra essere a portata di mano.
Tutti i dettagli di questa importante ricerca sono stati pubblicati su ScienceDaily.
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