محققان آزمایشگاه ایمز بودجه‌ای را برای رویکرد جدیدی به استخراج مواد معدنی حیاتی دریافت کرده‌اند
اخبار – عناصر خاکی کمیاب و مواد معدنی حیاتی مانند کبالت برای فناوری های مختلف انرژی و ساخت پیشرفته مهم هستند. به دلیل تقاضای زیاد و در دسترس بودن محدود، دانشمندان در تلاش هستند تا راه‌های جدیدی برای بازیابی این مواد از منابع غیرمتعارف بیابند.
تیمی از محققان در آزمایشگاه ملی ایمز اخیرا بودجه ای برای توسعه رویکردهای بیولوژیکی جدید برای جذب این مواد حیاتی از منابع کم غلظت دریافت کردند. این تیم زیست شناسی مصنوعی، یادگیری ماشینی، سیستم های آزمایشگاهی خودکار و مدل سازی مولکولی را برای ایجاد یک پلت فرم پیشرفته برای جذب مواد معدنی ارزشمند از منابعی مانند استخرهای باطله و فاضلاب ترکیب می کند.
پنگ زو، دانشمند آزمایشگاه ایمز و محقق اصلی پروژه توضیح داد: «طبیعت از قبل راه‌هایی برای جذب موثر فلزات دارد. رویکرد ما این فرآیند بیولوژیکی را با استفاده از اجزای سلولی تخصصی که به عنوان رسوبات فلزی درون سلولی در باکتری‌های خاص عمل می‌کنند، به سطح بعدی میبرد.
این تیم این سیستم های طبیعی را برای کمک به جذب و ذخیره کبالت، یک ماده حیاتی که برای فناوری های انرژی ضروری است، تطبیق خواهد داد. برای تسریع در کشف، آنها از یک پلت فرم آزمایشگاهی خودکار استفاده خواهند کرد. این پلت فرم به آنها اجازه می دهد تا از هوش مصنوعی (AI) برای شناسایی و طراحی بسیاری از پپتیدها استفاده کنند و به سرعت آنهایی را انتخاب کنند که می توانند به کبالت و سایر مواد معدنی حیاتی متصل شوند. استفاده از این فرآیند خودکار به تیم اجازه می دهد تا به سرعت و دقیق برای توسعه سیستم های اتصال انتخابی کار کند.
شو گفت: «این واقعاً پروژه‌ای است که نیاز به تئوری، هوش مصنوعی و آزمایش‌های شیمی و زیست‌شناسی دارد. “این یک تلاش بین رشته ای قوی است، دیدن آن در کنار هم واقعا هیجان انگیز است.”
ماهیت بین رشته ای این تلاش برای موفقیت بسیار مهم است و بر پایه دانش و قابلیت های منحصر به فرد در آزمایشگاه ایمز متکی است.
هدف این تیم با استفاده از یک سیستم کاری، استفاده از اتوماسیون و هوش مصنوعی برای مقیاس‌بندی فرآیند برای کاربرد گسترده‌تر است. نتیجه می تواند روشی باشد که هزینه کمتری نسبت به روش های سنتی دارد و جایگزینی قابل انطباق برای بازیابی مواد معدنی حیاتی در آینده ارائه می کند.
محققین اصلی این پروژه عبارتند از راتول چاودری، ماریت نیلسن-همیلتون، لری هالورسون و لانگ کی.
این تحقیق توسط وزارت انرژی ایالات متحده، دفتر علوم، دفتر تحقیقات بیولوژیکی و محیطی، بخش علوم سیستم های بیولوژیکی، برنامه آزمایشی مواد و مواد معدنی حیاتی آزمایشگاهی (CMM) 2025 پشتیبانی شده است. آزمایشگاه ملی ایمز برای وزارت انرژی ایالات متحده توسط دانشگاه ایالتی آیووا تحت قرارداد شماره DEAC02-07CH11358 اداره می شود.
آزمایشگاه ملی ایمز یک است وزارت انرژی آمریکا دفتر علوم یک آزمایشگاه ملی که توسط دانشگاه ایالتی آیووا اداره می شود. آزمایشگاه ایمز مواد، فناوری ها و راه حل های انرژی نوآورانه ایجاد می کند. ما از تخصص، توانایی های منحصر به فرد و همکاری بین رشته ای خود برای حل مشکلات جهانی استفاده می کنیم.
آزمایشگاه ایمز توسط دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده پشتیبانی می شود. دفتر علوم بزرگترین حامی تحقیقات پایه در علوم فیزیکی در ایالات متحده است و برای رسیدگی به برخی از مهم ترین چالش های زمان ما کار می کند. برای اطلاعات بیشتر لطفا مراجعه فرمایید https://energy.gov/science.
