Um novo sensor luminescente pode detectar tanãrbio, um valioso elemento de terra rara, a partir de amostras ambientais complexas, como resíduos de mineração de a¡cido. O sensor, desenvolvido por pesquisadores da Penn State, aproveita uma protea­na que se liga muito especificamente a elementos de terras raras e poderia ser aproveitado para ajudar a desenvolver um suprimento domanãstico desses metais, que são usados ​​em tecnologias como smartphones e baterias de carros elanãtricos e iluminação com eficiência energanãtica. Um artigo descrevendo o sensor aparece em 25 de agosto no Journal of the American Chemical Society .

"Nãoexiste atualmente uma cadeia de abastecimento doméstica de elementos de terras raras como o tanãrbio, mas eles são bastante abundantes em fontes não tradicionais nos Estados Unidos, incluindo subprodutos de carva£o, drenagem a¡cida de minas e lixo eletra´nico", disse Joseph Cotruvo, Jr. , professor assistente e Professor de Quí­mica de Desenvolvimento de Carreira Louis Martarano na Penn State, membro do Centro de Minerais Cra­ticos da Penn State e autor saªnior do estudo. "Neste estudo, desenvolvemos um sensor baseado em luminescaªncia que pode ser usado para detectar e atémesmo quantificar baixas concentrações de tanãrbio em amostras a¡cidas complexas."

O novo sensor depende da lanmodulina, uma protea­na que os pesquisadores descobriram anteriormente que équase um bilha£o de vezes melhor na ligação a elementos de terras raras do que a outros metais. A seletividade da protea­na para ligar elementos de terras raras éideal para um sensor, pois émais prova¡vel que se ligue a terras raras em vez de outros metais comuns em amostras ambientais.

Para otimizar a lanmodulina como um sensor de tanãrbio especificamente, os pesquisadores alteraram a protea­na adicionando o aminoa¡cido triptofano a  protea­na.

"Triptofano éo que se chama de 'sensibilizador' do tanãrbio, o que significa que a luz absorvida pelo triptofano pode ser passada para o tanãrbio, que o tanãrbio emite em um comprimento de onda diferente", disse Cotruvo. "A cor verde dessa emissão éna verdade uma das principais razões pelas quais o tanãrbio éusado em tecnologias como telas de smartphones. Para nossos propósitos, quando o composto triptofano-lanmodulina se liga ao tanãrbio, podemos observar a luz emitida, ou luminescaªncia, para medir a concentração de tanãrbio na amostra. "

Os pesquisadores desenvolveram muitas variantes do sensor de triptofano-lanmodulina, otimizando a localização do triptofano para que não interfira com a capacidade da lanmodulina de se ligar a elementos de terras raras. Essas variantes forneceram informações importantes sobre as principais caracteri­sticas da protea­na que a habilitam a se ligar a terras raras com alta seletividade. Em seguida, eles testaram a variante mais promissora para determinar a concentração mais baixa de tanãrbio que o sensor poderia detectar em condições idealizadas - sem outros metais para interferir. Mesmo sob condições altamente a¡cidas, como aquele encontrado na drenagem a¡cida de minas, o sensor pode detectar na­veis de tanãrbio ambientalmente relevantes. “Um desafio com a extração de elementos de terras raras éque vocêtem que retira¡-los da rocha”, disse Cotruvo. "Com a drenagem a¡cida de minas, a natureza já fez isso por nós, mas procurar as terras raras écomo encontrar uma agulha em um palheiro. Temos infraestrutura existente para tratar locais de drenagem a¡cida de minas em minas ativas e inativas para mitigar seu impacto ambiental . Se pudermos identificar os locais com os elementos de terras raras mais valiosos usando sensores , podemos concentrar melhor os esforços de extração para transformar os fluxos de resíduos em fontes de receita. "

Em seguida, os pesquisadores testaram o sensor em amostras reais de uma instalação de tratamento de drenagem a¡cida de mina na Pensilva¢nia, uma amostra a¡cida com muitos outros metais presentes e na­veis muito baixos de tanãrbio - 3 partes por bilha£o. O sensor determinou uma concentração de tanãrbio na amostra que era compara¡vel a  detectada com o manãtodo "padrãoouro", sugerindo que o novo sensor éuma forma via¡vel de detectar baixas concentrações de tanãrbio em amostras ambientais complexas .

“Pretendemos otimizar ainda mais o sensor para que fique ainda maissensívele possa ser usado com mais facilidade”, disse Cotruvo. "Tambanãm esperamos atingir outros elementos de terras raras específicos com esta abordagem."