Сегодня 23 июля 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 🔥
В ChatGPT появилась функция «Совместное обучение», которая поможет подготовиться к экзаменам 50 мин.
Люди скоро совсем перестанут понимать, как ИИ рассуждает — предупредили ведущие разработчики 2 ч.
Идея создания национального аналога SAP не нашла поддержки у бизнеса 2 ч.
MacBook превратили в электронные весы с помощью простого приложения 5 ч.
Amazon по примеру других американских компаний закрыла ИИ-лабораторию в Китае 5 ч.
Microsoft переманила десятки талантливых сотрудников Google DeepMind для превосходства в ИИ 5 ч.
«Вдохновил бесчисленное количество разработчиков»: ушёл из жизни отец The Elder Scrolls Джулиан Лефэй 5 ч.
Alibaba выпустила «самую мощную» ИИ-модель для программирования — вышла открытая Qwen3-Coder 6 ч.
Китайские хакеры взломали Управление ядерной безопасности США через уязвимость в SharePoint 6 ч.
Эксперты рассказали, как не получить штраф за поиск экстремистских материалов 6 ч.
Спрос на ленточные накопители продолжает расти: поставки LTO в 2024 году приблизились к 180 Эбайт 19 мин.
AMD запустила продажи мощнейших ПК-процессоров — 96-ядерный Ryzen Threadripper Pro 9995WX стоит $11 699 46 мин.
Китай введёт системы автономного вождения в ПДД и запретит привирать в их рекламе 57 мин.
Micron выпустила первую в мире флеш-память SLC NAND для космических ЦОД — она не боится радиации, вакуума и мороза 2 ч.
50 Гбайт за 1,5 секунды: в Китае протестировали сотовую сеть 6G 2 ч.
Дешёвой DDR5 пока не будет: китайская CXMT отложила запуск массового производства чипов DDR5 2 ч.
Anthropic намерена привлечь инвестиции с Ближнего Востока, хотя сама этому не очень рада 2 ч.
Представлен смартфон Realme Narzo 80 Lite 4G — с 90-Гц экраном и батареей на 6300 мА·ч всего за $85 2 ч.
Amazon заинтересовалась стартапом Bee, чей смарт-браслет записывает все разговоры пользователя 2 ч.
Летающий байк Volonaut на реактивной тяге показали в деле — почти как у штурмовиков из «Звёздных войн» 2 ч.