Сегодня 28 сентября 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → сточные воды

Китайские учёные научились добывать полупроводниковые материалы из сточных вод с помощью бактерий

Команде учёных из китайских исследовательских институтов удалось использовать бактерии для очистки сточных вод от органических загрязнителей и получения ряда химических соединений для полупроводниковой промышленности. Этот процесс может проложить путь к устойчивому и экологически чистому производству ценных полупроводниковых материалов. Результаты исследования были опубликованы 16 октября в рецензируемом журнале Nature Sustainability.

 Источник изображений: Pixabay

Источник изображений: Pixabay

Исследование, возглавляемое профессором Гао Сяном (Gao Xiang) из Шэньчжэньского института синтетической биологии Китайской академии наук и профессором Лу Лу (Lu Lu) из Харбинского технологического института в Шэньчжэне, продемонстрировало возможность получения материалов, используемых для изготовления полупроводников, из сточных вод с помощью генно-модифицированных бактерий. Исследователям удалось преобразовать загрязнители сточных вод в полупроводниковые биогибриды, состоящие из биологических и небиологических компонентов.

Исследовательская группа выбрала морской микроорганизм Vibrio natriegens в качестве отправной точки для модифицирования бактерий. По словам учёных, «это одни из самых быстрорастущих бактерий, которые процветают в средах с высоким содержанием соли и очень устойчивы к сточным водам. Они могут использовать более 200 типов органических материалов в качестве питательных веществ, включая сахара, спирты, аминокислоты и органические кислоты, что делает их идеальными кандидатами для этого исследования».

Затем команда «запустила» механизм восстановления сульфатов в Vibrio natriegens, обучив штамм непосредственно поглощать сульфат из окружающей среды и производить сероводород, который затем объединялся с ионами металлов в сточных водах для создания полупроводниковых наночастиц. Метод оказался универсальным и его можно было применять к ионам различных металлов, получая такие соединения, как сульфид кадмия, сульфид свинца и сульфид ртути.

Наночастицы фиксировались на поверхности бактерий, образуя полупроводниковые биогибриды. Под воздействием света полупроводниковый материал поглощал солнечную энергию и преобразовывал её в электроны, обеспечивая бактериям дополнительную энергию. В лабораторном эксперименте, в котором биогибриды использовались для очистки сточных вод, 99 % ионов кадмия были таким образом извлечены в виде частиц сульфида кадмия.

Эти типы наночастиц, также известные как квантовые точки, стали центральным элементом открытия, за которое другая группа учёных получила в этом году Нобелевскую премию по химии. «После полного цикла биогибриды в сточных водах можно собирать посредством фильтрации или седиментации (осаждения частиц) для извлечения полупроводниковых материалов, — сообщил Гао Сян. — Эта система может стать эффективным и экономически выгодным методом производства очень ценных квантовых точек».

При размножении биогибридов в сточных водах они также преобразует органические загрязнители в 2,3-бутандиол (БДО), ценный химикат, который широко применяется в косметике, сельском хозяйстве и здравоохранении. Лабораторные испытания показали, что при искусственном освещении биогибриды производят БДО в два раза быстрее, чем немодифицированные бактерии, при этом степень конверсии углерода увеличивается на 26 %.

«Дополнительная энергия, генерируемая наночастицами за счёт поглощения света, повысила эффективность синтеза биогибридов и скорость преобразования органических веществ в сточных водах. Традиционно вся энергия, необходимая для роста бактерий и производства БДО, обеспечивается самими бактериями, что включает в себя самометаболизм и переваривание органических веществ. Дополнительная энергия, полученная за счёт поглощения света, очевидно, ускоряет оба процесса» — пояснил Гао.

В эксперименте, проведённом в 5-литровом реакторе, биогибриды были успешно выращены с использованием реальных промышленных сточных вод, достигнув производительности БДО 13 граммов на литр и превзойдя результаты всех предыдущих исследований.

Сейчас учёные изучают возможности масштабирования процесса. Основным препятствием становится плохая прозрачность промышленных сточных вод. Поэтому требуются реакторы с большей площадью поверхности, чтобы обеспечить достаточное для активной деятельности бактерий освещение.

«Полупроводниковые биогибриды объединяют в себе лучшие качества биологических цельноклеточных катализаторов и полупроводниковых наноматериалов, позволяя нефотосинтетическим промышленным заводам по производству микробных клеток использовать солнечную энергию для химического производства», — резюмировали исследователи.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Nival выложила в открытый доступ исходный код военной стратегии «Блицкриг 2» 6 ч.
Google работает над функцией бесшовного переноса приложений между Android и Windows 9 ч.
Подписка xAI Grok обойдётся госслужбам США всего в $0,42 за полтора года 9 ч.
Новая статья: Gamesblender № 745: геймплей Marvel’s Wolverine, ремастер Deus Ex, ремейк Yakuza 3 и хоррор Кодзимы 10 ч.
ИИ-аватар позволяет пообщаться с покойным создателем комиксов о человеке-пауке и героях Marvel 15 ч.
Spotify начнёт маркировать музыку с ИИ и запретит клонированные голоса 17 ч.
Новая статья: Dying Light: The Beast — свобода или клетка? Рецензия 22 ч.
Asus признала подтормаживания геймерских ноутбуков ROG и пообещала скоро всё исправить 27-09 17:55
Российская платформа для разработки GitFlic дополнилась интеграцией с системами управления проектами 27-09 15:34
«Фотографии» в Windows 11 научатся автоматически сортировать изображения и распознавать надписи не только на английском 27-09 15:23
Число криптомиллионеров выросло на 40 % за год — теперь их 241 700 6 ч.
Huawei доминирует на рынке складных смартфонов — Samsung сильно отстаёт 6 ч.
«Зелёная» энергия для «зелёных» ускорителей: Lambda и ECL впервые запитали NVIDIA GB300 NVL72 от водорода 10 ч.
TCL выпустила планшет Tab 8 NxtPaper 5G с 8-дюймовым экраном, похожим на цветную электронную бумагу 10 ч.
У китайских производителей возникли проблемы с созданием скоростной памяти HBM3 15 ч.
Meta хотела бы стать крупным поставщиком ПО для человекоподобных роботов 16 ч.
Oracle взяла на себя ещё $18 млрд долга для расширения бизнеса и строительства ИИ-инфраструктуры 22 ч.
Учёные нашли у Земли седьмую «ложную Луну» — квазиспутник 2025 PN7 27-09 21:23
Энтузиасты объединили двенадцать dial-up модемов для просмотра YouTube без тормозов 27-09 19:31
Horizon Fuel Cell представила 3-МВт модуль с водородными топливными элементами для замены дизель-генераторов 27-09 16:44