Een bacterie die ons helpt aan batterijen én een koelere planeet? Dankzij genetische tweaks kan deze microbe metalen oogsten en CO2 opslaan—zonder milieuschade.
In de strijd tegen klimaatverandering en het wereldwijde tekort aan zeldzame metalen, heeft de wetenschap een onverwachte bondgenoot gevonden: een metaaletende bacterie die zeldzame aardmetalen uit gesteente haalt én CO2 opslaat. De genetisch gemodificeerde Gluconobacter oxydans biedt een veelbelovend, duurzaam alternatief voor vervuilende mijnbouw én industriële CO2-opslag.
Supermicrobe
Op het eerste gezicht lijkt Gluconobacter oxydans weinig indrukwekkend. Toch staat deze microbe nu in het middelpunt van een biotechnologische doorbraak. Onderzoekers van Cornell University hebben het genetisch profiel van de bacterie aangepast, waardoor hij tot 73% efficiënter zeldzame aardmetalen weet te winnen dan met conventionele methoden—zonder de schadelijke milieugevolgen van traditionele mijnbouw.
Metaalwinning én CO2-opslag
Naast zijn opmerkelijke bioleaching-vaardigheden (het biologisch ‘uitlogen’ van metalen uit gesteente), blijkt G. oxydans ook de natuurlijke CO2-opslagcapaciteit van de aarde drastisch te versnellen.
De microbe breekt magnesium- en ijzerrijke gesteenten af, waardoor deze metalen sneller reageren met CO2 tot stabiele mineralen zoals calciet (kalksteen) en magnesiet. Volgens het onderzoek, gepubliceerd in Scientific Reports, kan de bacterie dit proces tot wel 58 keer versnellen ten opzichte van natuurlijke verwering.
“Wat we proberen te doen, is natuurlijke processen benutten en die veel efficiënter maken, zónder schade aan te richten,” aldus Esteban Gazel, hoogleraar aan Cornell Engineering.
Traditionele mijnbouw onder druk
De vraag naar zeldzame aardmetalen als neodymium, terbium en dysprosium stijgt explosief door de wereldwijde elektrificatie—denk aan accu’s, windmolens en elektrische motoren. Maar de huidige mijnbouwmethoden zijn energie-intensief, produceren giftige afvalstromen en leiden vaak tot ecologische verwoesting. Daar komt bij dat landen als de VS grotendeels afhankelijk zijn van import uit geopolitiek gevoelige regio’s, waaronder China.
“Er zullen in deze eeuw meer metalen gedolven moeten worden dan in de gehele menselijke geschiedenis tot nu toe,” waarschuwt Buz Barstow, universitair hoofddocent biologische en milieutechniek aan Cornell. “Maar de conventionele technieken zijn buitengewoon schadelijk voor het milieu én kwetsbaar voor geopolitieke verstoringen.”
Genetische alchemie
Het geheim achter de effectiviteit van de bacterie zit in een reeks slimme genetische aanpassingen. In één studie ontdekten wetenschappers dat slechts twee gerichte mutaties genoeg waren om de zuurproductie van G. oxydans op te voeren én de interne remmen op het proces los te laten. Het resultaat: dramatisch verbeterde metaalextractie zonder zware machines of giftige chemicaliën.
In een andere studie, gepubliceerd in Communications Biology werden 89 genen geïdentificeerd die een rol spelen in bioleaching—waarvan 68 nooit eerder waren gelinkt aan dit proces. Door deze genen systematisch aan en uit te zetten, wisten onderzoekers de efficiëntie van het metaalwinningsproces zelfs met meer dan 100% te verhogen.
Doorbraak op komst
De technologie blijft niet in het lab. Met financiering van onder meer de National Science Foundation, het Amerikaanse Department of Energy en Cornell Atkinson, is inmiddels een spin-off opgericht: REEgen, een startup uit Ithaca die de microbe-gebaseerde technologie wil opschalen naar commerciële toepassingen.
De ontdekking van deze bacteriële superheld markeert mogelijk het begin van een nieuwe industriële revolutie—één waarin duurzame technologieën niet alleen klimaatproblemen oplossen, maar tegelijkertijd economische afhankelijkheden verminderen.
