समुद्री जल से यूरेनियम के निष्कर्षण के लिए प्रोटीन

शिकागो विश्वविद्यालय, पेकिंग विश्वविद्यालय और आर्गन नेशनल लैबोरेटरी के शोधकर्ताओं के एक समूह ने एक प्रोटीन कॉम्प्लेक्स तैयार किया जो पानी में घुलने वाले यूरेनियम को प्रभावी ढंग से बांधता है। आनुवांशिक रूप से एन्कोडेड संरचना की गणना कम्प्यूटेशनल विधियों द्वारा की गई थी, लेकिन इसके गुणों की प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई थी ( प्रकृति रसायन विज्ञान में लेख )।

यह पहला ज्ञात प्रदर्शन है जब प्राकृतिक प्रोटीन से निर्मित एक जीवाणु प्रणाली का उपयोग समुद्री जल से यूरेनियम निकालने के लिए किया जाता है।

आविष्कारित प्रोटीन को समुद्र से यूरेनियम निकालने के लिए मौजूदा तरीकों की तुलना में सस्ता और कुशल बताया गया है। यह व्यापक रूप से उद्योग और ऊर्जा में उपयोग किया जा सकता है। इसके अलावा, बायोसिस्टम को अन्य आयनों को कम एकाग्रता में बांधने के लिए संशोधित किया जा सकता है, अर्थात निष्कर्षण और अन्य समान सामग्रियों के लिए।

यूरेनियम हाइड्रोकार्बन ईंधन के विकल्प के रूप में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसी समय, पृथ्वी पर यूरेनियम का भंडार सीमित है। वैज्ञानिकों के अनुसार, भूमि जमा की तुलना में महासागरों में 1000 गुना अधिक यूरेनियम घुल जाता है। दुर्भाग्य से, यह वहाँ घुलनशील uranyl (UO ₂ ²⁺ ) के रूप में प्रस्तुत किया गया है - एक सकारात्मक दोगुना चार्ज U (VI) आयन, और बहुत कम सांद्रता पर ~ 3.2 कण प्रति 10 ⁹(~ 13.7 एनएम)। यूरेनिल कार्बोनेट और अन्य आयनों से बंधा है। समुद्र के पानी में उच्च सांद्रता में अन्य धातुओं के कई आयन होते हैं, जो यूरेनियम के अलगाव और चयनात्मक बंधन को बहुत कठिन बनाता है।

हालांकि, वैज्ञानिक जैव सूचना विज्ञान के तरीकों का उपयोग करके इस समस्या को हल करने में सक्षम थे। प्रकृति में, कोई प्रोटीन नहीं है जो यूरेनिल को बांधता है, लेकिन शोधकर्ताओं ने संकेतित संपत्ति के साथ एक सिंथेटिक प्रोटीन की खोज करने के लिए कम्प्यूटेशनल स्क्रीनिंग का उपयोग किया - ताकि यह यूरेनियल को बांध सके। और इस तरह के एक प्रोटीन की गणना करने में सक्षम था।

स्क्रीनिंग के दौरान, वैज्ञानिकों ने प्रोटीन डेटा बैंक डेटाबेस से प्रोटीन को छांटा। जब उन्हें दूरस्थ रूप से उपयुक्त उम्मीदवार मिल गया, तो उन्होंने उसे वांछित स्थिति में अनुकूलित कर लिया।

सुपर यूरेनिल-बाइंडिंग प्रोटीन (SUP) नामक एक गर्मी प्रतिरोधी प्रोटीन प्रभावी ढंग से पृथक्करण K को यूरेनियम बांधता है_d = 7.4 स्त्रीलोम और बहुत ही चयनात्मक (10,000 से अधिक गुना चयनात्मकता अन्य धातुओं के आयनों के लिए)।

SUP की सामान्य संरचना और प्रोटीन का टुकड़ा जो uranyl का अलगाव प्रदान करता है

इलेक्ट्रोस्टैटिक सतह सर्किट का समर्थन: नीला रंग सकारात्मक रूप से आवेशित क्षेत्रों से मेल खाता है, लाल रंग नकारात्मक चार्ज के अनुरूप है

गणना किए गए मॉडल की तुलना (बैंगनी में) और SUP (नीले) के क्रिस्टल संरचना

प्रयोगों के दौरान, SUP ने कृत्रिम समुद्री जल में भंग किए गए uranyl का 30% से 60% निकाला। यदि इस तरह की मात्रा महासागरों से प्राप्त की जा सकती है, तो यूरेनियम की कमी की समस्या कई शताब्दियों तक हल हो जाएगी।

Source: https://habr.com/ru/post/hi382845/