WPI получил грант $3,3 млн на извлечение минералов из промышленных отходов биометодами
 
Исследовательская группа Вустерского политехнического института (WPI) получила грант в размере 3,3 млн долларов от программы Growing Convergence Research Национального научного фонда США. В течение пяти лет специалисты в два этапа проверят, помогут ли биологические механизмы диатомовых водорослей, морских губок и растений извлекать ценные вещества из промышленных отходов. Речь идет о кремнеземе, редкоземельных элементах и других критически важных минералах.
 
Проект возглавляет Минцзян Тао, доцент кафедры гражданского, экологического и архитектурного инжиниринга WPI. Его заместителями стали профессора Кэррик Эгглстон и Янь Ван, а к работе присоединятся ученые Университета Джорджа Мейсона, Калифорнийского университета в Сан-Диего, Массачусетского университета в Амхерсте и Университета Буффало. «Извлечение критически важных минералов — лишь часть возможностей. Мы хотим разработать процесс, который позволит использовать как можно большую долю каждого потока отходов, отделяя стратегически важные элементы и превращая оставшийся материал в полезные продукты. Такой подход ко всему материалу может коренным образом изменить способы обращения промышленности с отходами и получения необходимых ресурсов», — сказал Тао.
 
Кремнийсодержащие материалы для бетона, стекла, керамики, полупроводников и силиконов обычно производят при высоких температурах, с большими затратами энергии и применением интенсивной химической обработки. Одновременно промышленность накапливает огромные объемы отходов с высоким содержанием кремния: золу от сжигания угля, красный шлам, хвосты добычи, бетонный лом, отработанное стекло и металлургический шлак. Значительная часть таких материалов попадает на полигоны, в шламонакопители и отвалы, хотя в них сохраняются кремний, редкоземельные элементы и другие ценные минералы.
 
Согласно одной из оценок, в американских хранилищах угольной золы может находиться 11 млн тонн редкоземельных элементов стоимостью 8,4 млрд долларов. Это почти в восемь раз больше нынешних внутренних запасов сырья в США. Редкоземельные элементы и другие критически важные минералы используются в электронике, технологиях чистой энергетики, транспорте и сфере национальной безопасности, отмечает ScienceDaily.
 
Ученые намерены изучить природные процессы, при которых диатомовые водоросли, морские губки и некоторые растения с помощью биологических молекул и органических каркасов собирают растворенный кремний и формируют сложные структуры из кремнезема в относительно мягких условиях. Эти механизмы планируют адаптировать для разрушения кремнийсодержащих промышленных отходов с меньшими затратами энергии. Задача состоит в том, чтобы одновременно высвобождать редкоземельные элементы и другие минералы, а сам кремнезем превращать в полезные продукты.
 
В проекте объединят биологию, геохимию, материаловедение, металлургию, инжиниринг, вычислительную химию и искусственный интеллект. Компьютерное моделирование и искусственный интеллект помогут создавать специализированные биомолекулы и прогнозировать их взаимодействие с отходами. Тао будет координировать программу и руководить исследованиями биосилификации — образования кремнеземных материалов организмами — и биотехнологической металлургии; Эгглстон сосредоточится на реакциях растворения силикатов, повторной полимеризации, карбонизации, стеклообразования и синтеза силиконов, а Ван возглавит разработку био-инженерных методов извлечения редкоземельных и других критически важных минералов. Отдельно специалисты оценят экономическую и практическую возможность масштабирования технологий, а студенты WPI примут участие в многолетней работе через университетскую программу практического обучения в области науки, технологий, инженерии и математики.

МАХ