近日，中国科大学俞汉青院士和汤强特任教授（共同通讯）在Environmental Science & Technology发表了题为“Engineering Programmable Electroactive Living Materials for Highly Efficient Uranium Capture and Accumulation”的研究论文，开发了一种电活性生命材料 （ELM） 实现高效的铀回收。
铀是核能的主要燃料，在向可持续、碳中和能源系统过渡方面发挥着至关重要的作用。随着对核电需求的增加，铀的主要来源——陆地矿石的有限供应只能满足有限年份的供应需求。
此外，铀可以进入环境，并在核燃料循环的各个阶段成为关键污染物，例如铀矿石开采、研磨和后反应堆操作。铀污染会带来重大风险，包括由于其放射性和化学毒性而导致的生态系统破坏和人类健康危害。
在大多数环境和生物条件下，铀主要以六价氧化态存在，如二氧铀酰阳离子 （UO22+），它既稳定又高度可溶。
推进从自然来源和放射性废物中固定和回收铀的方法可以通过去除铀并将废物转化为有价值的资源来减轻这些威胁。这一过程还保护了铀储量并增强了核能的可持续性。
本研究提出了一种使用可编程电活性生命材料 （ELM） 的新型铀回收方法。
利用 Shewanella oneidensi固有的细胞外电子转移能力，将它们的适应性和可编程性与工程多细胞系统的稳健性相结合。
这些外电细胞通过表达铀酰结合蛋白与重新配置的跨膜 Mtr 电子纳米导线结合，选择性地捕获和增强 U(VI) 还原。
通过结合生物膜促进回路，改善了细胞间相互作用和生物膜形成，使 ELM 能够稳定组装，具有强大的结构完整性。
ELM 表现出卓越的电生活性，与微生物电解池和燃料电池中的对照相比，电流密度增加了 3.30 倍，电压输出增加了 3.15 倍。
当用于铀回收时，ELM 表现出强大的U(VI) 捕获、还原和积累能力，最大容量为 808.42 μmol/g。
这项工作不仅为铀回收提供了一种多功能且环保的解决方案，还突出了 ELM 在可持续环境和能源技术方面的潜力。
（来源：环境工程与科学）
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