Biosorptie is de verwijdering van verontreinigingen uit een monster door ze te adsorberen op het oppervlak van een biologisch materiaal. Verwacht wordt dat het milieu- en economische voordelen zal opleveren in vergelijking met conventionele scheidingstechnieken. Een team van wetenschappers, waaronder een onderzoeker van de Universiteit van Tsukuba, heeft de interactie van Galdieria sulphuraria-algen met edele metalen geanalyseerd om het biosorptieproces beter te begrijpen. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in Journal of Hazardous Materials .

Edelmetalen, waaronder goud, platina en palladium, zijn op sporenniveau in het milieu aangetroffen en de bijbehorende gezondheids- en ecologische risico's zijn niet goed begrepen. Het verwijderen van deze metalen met behulp van standaardbenaderingen kan een uitdaging zijn omdat andere verontreinigende elementen met over het algemeen hogere concentraties, bijvoorbeeld ijzer en koper, voor concurrentie zorgen.

Biosorptie is een potentieel alternatief dat ook financiële voordelen kan opleveren door recycling van de dure elementen. Het begrijpen en optimaliseren van de biosorptie van edelmetalen is daarom een ​​belangrijk onderzoeksgebied.

Er zijn enorme datasets verzameld die rekening houden met zowel de sorptie-efficiëntie als de capaciteit van de biomaterialen. Tot nu toe zijn de bevindingen echter gemiddeld over de gehele celpopulatie en was het niet mogelijk om de adsorptie op eencellig niveau te beoordelen.

Nu heeft het team X-ray Absorption Fine Structure (XAFS) spectroscopie gecombineerd - die is gebruikt om de manier waarop metalen op cellen adsorberen - te analyseren met eencellige inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie (scICP-MS) om de link te leggen tussen de gedrag van de celpopulatie en de aard van de interacties tussen de metalen en de cellen aan het celoppervlak.

"Door XAFS en scICP-MS te combineren en lage metaalconcentraties te gebruiken, konden we de specifieke interacties die plaatsvinden aan het celoppervlak van heel dichtbij bekijken", legt hoofdauteur professor Ayumi Minoda uit. "We ontdekten dat de hoeveelheid geadsorbeerd metaal afhing van het betreffende metaal en de zuurgraad van de oplossing."

In omstandigheden met een lage zuurgraad worden goud, platina en palladium allemaal aan de cellen geadsorbeerd. Het goud bleek interactie aan te gaan met zwavelhoudende groepen aan het celoppervlak, terwijl platina en palladium een ​​interactie aangingen met zowel zwavel- als stikstofhoudende groepen.

Interessant is dat bij een hoge zuurgraad alleen goud en palladium aan de cellen worden geadsorbeerd en alleen door interactie met zwavel. Het distributiepatroon van de palladium-adsorberende cellen - zowel het aantal cellen dat palladium adsorbeerde als de hoeveelheid geadsorbeerde palladium - veranderde drastisch. Dit is het eerste rapport dat dergelijke interacties koppelt aan veranderingen in het gedrag van de celpopulatie en laat duidelijk een differentieel adsorptiemechanisme zien onder verschillende omgevingsomstandigheden.

"Het verkregen inzicht zal naar verwachting bijdragen aan toekomstige engineering van celoppervlakken om verbeterde metaaladsorptie te bieden", zegt professor Minoda. "Het optimaliseren van de prestaties van biologisch afgeleide adsorbentia van edele metalen zal naar verwachting de ecologische duurzaamheid van metaalrecycling en -sanering aanzienlijk verbeteren." + Verder verkennen

Eenvoudige en kosteneffectieve winning van zeldzame metalen uit industrieel afval