BOKU Tulln ve IMC Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Krems’in ortaklaşa yürüttüğü bir araştırma, elektronik atıklardan değerli malzemelerin geri kazanımında büyük bir potansiyel ortaya koydu. Üstelik ilginç bir yöntem sayesinde.

Bakteriler sayesinde elektronik atıklar hazineye dönüşüyor!

Çalışma, nadir toprak elementleri gibi kritik ham maddelerin sürdürülebilir ve çevre dostu bir şekilde geri dönüşümünü sağlayabilecek yenilikçi bir yöntemi ele alıyor. Günümüzde elektronik cihazların hızla artan kullanımı ve kullanım ömürlerinin kısalması, büyük miktarlarda elektronik atık oluşumuna yol açıyor. Bu atıklar değerli metaller ve nadir toprak elementleri içeriyor olsa da mevcut geri dönüşüm yöntemleri yetersiz kalıyor ve çevresel sorunlara neden olabiliyor.

Araştırmanın odak noktası da biyoliçing ve biyoakümülasyon olarak adlandırılan iki biyoteknolojik sürecin birleşimi. Biyoliçing, mikroorganizmaların metal içeren atıklardan metalleri çözerek çözeltiye geçirmesini sağlayan doğal bir süreç.

Şaka değil! Bakteri hücresinde Doom oynadılar

1993 yılında çıkan ilk Doom oyunu, bakteri hücreleri kullanarak 1 bit ekranda çalıştırıldı. Peki nasıl görünüyor?

Bu süreçte belirli bakteri türleri elektronik atıklar gibi karmaşık malzemelerden nadir toprak elementlerinin ayrıştırılmasında etkili olan asidik bileşikler üretiyor. Bu aşama, nadir toprak elementlerinin geri kazanımı için gerekli olan ilk adımı oluşturuyor.

Çalışmada kullanılan mikroorganizmalar Çek Cumhuriyeti’ndeki asidik bir maden gölünden izole edilen ve laboratuvar ortamında özel olarak yetiştirilen Acidithiobacillus thiooxidans ve Alicyclobacillus disulfidooxidans türleri. Bu bakteriler, düşük pH değerlerine sahip ortamlarda hayatta kalma ve inorganik bileşikleri oksitleyerek enerji elde etme yetenekleriyle biliniyor.

Biyoliçing ile çözülen nadir toprak elementleri daha sonra biyoakümülasyon adı verilen ikinci bir işlemle geri kazanılıyor. Biyoakümülasyon ise aslında belirli mikroorganizmaların çevrelerindeki çözeltiden seçici olarak metalleri emme ve biriktirme yeteneği.

Bu çalışmada araştırmacılar Escherichia coli bakterisini kullanarak nadir toprak elementlerini yüksek verimlilikle biriktirebilen bir sistem geliştirdiler. Bu işlemde bakteriler adeta birer metal süngeri gibi davranarak çözeltideki nadir toprak elementlerini hücre içine hapsetti.

Araştırmacılar laboratuvar ortamında yapılan deneylerde bu iki aşamalı yöntemle elektronik atıklardan yüzde 85’e varan oranlarda nadir toprak elementi geri kazanımı elde etmeyi başardılar. Bu, mevcut kimyasal geri dönüşüm yöntemlerine kıyasla oldukça yüksek bir verimlilik oranı.

Ayrıca biyoliçing ve biyoakümülasyon, çevre dostu ve sürdürülebilir bir geri dönüşüm yöntemi olarak öne çıkıyor. Bunlar, geleneksel yöntemlere göre daha az enerji tüketiyor, daha düşük sera gazı emisyonuna neden oluyor ve tehlikeli atık oluşumunu en aza indiriyor.

Bununla birlikte bu umut vadeden sonuçlara rağmen biyoliçing ve biyoakümülasyon tabanlı geri dönüşüm yöntemlerinin endüstriyel ölçekte uygulanabilirliği için bazı zorluklar bulunuyor. Elektronik atıkların karmaşık ve değişken bileşimi, sürecin verimliliğini etkileyebilecek önemli bir faktör. Özellikle demir, bakır ve alüminyum gibi diğer metallerin yüksek konsantrasyonlarda bulunması, nadir toprak elementlerinin geri kazanımını olumsuz etkileyebilir.

Araştırmacılar bu zorlukların üstesinden gelmek için çeşitli stratejiler üzerinde çalışıyorlar. Bunlardan biri de mikroorganizmaların, yüksek metal konsantrasyonlarına karşı toleransını artırmak için “adapte edilmesi”.

Bu amaçla morbidostat adı verilen bir cihaz kullanılarak bakteriler, kademeli olarak artan metal konsantrasyonlarına maruz bırakılarak adaptasyon sağlanıyor. Diğer bir strateji ise müdahale edici metallerin konsantrasyonunu azaltmak için biyoliçing ve biyoakümülasyon süreçlerinde lignin hidrojel gibi yeni malzemelerin kullanılması.

Siz bu konu hakkında ne düşünüyorsunuz? Görüşlerinizi bizlerle paylaşmayı unutmayın.