Автор: Абхиманью Гхошал
Для извлечения из недр группы элементов, называемых редкоземельными (РЗЭ, или РЗМ), которые имеют решающее значение для производства широкого спектра технологических продуктов — от электромобилей до смартфонов и турбин ветрогенераторов — обычно требуются агрессивные методы добычи и переработки. Недавно группа исследователей из Китая, возможно, обнаружила новый источник РЗЭ, дающий потенциальную возможность их добычи гораздо более простым способом, — папоротники.
Исследователи под руководством Люцина Хэ, специалиста по геохимии из Китайской академии наук впервые обнаружили, что вид папоротника Blechnum orientale естественным образом кристаллизует минералы РЗЭ в своих надземных тканях. Это кардинально новое явление, поскольку обычно редкоземельные металлы встречаются на нашей планете в небольших количествах, концентрируясь в виде соединений в определенных магматических породах.
Исследование было опубликовано в журнале Environmental Science & Technology в ноябре. Это открытие может привести к сокращению использования традиционных методов добычи РЗЭ (строительство карьеров и шахт), которые в совокупности с химическими процессами их отделения от сопутствующих пород приводят к разрушению верхнего слоя почвы и растительности в регионах добычи, а также к загрязнению воды и воздуха.
На самом деле редкоземельные элементы не так уж и редки — они распространены по всему миру, просто обнаруживаются не такими обширными пластами, как, например, золото. Тем не менее, сегодня в цепочке поставок РЗЭ доминирует Китай. Он контролирует примерно 70% мировой добычи редкоземельных элементов и еще большую долю перерабатывающих мощностей, а значит, контролирует доступ к этим ресурсам.
Так как это работает? Blechnum orientale относится к так называемым растениям-гиперконцентраторам, то есть, в отличие от многих других видов, оно может произрастать в почве с очень высоким содержанием тяжелых металлов и поглощать эти элементы через корневую систему.
Такие растения известны науке уже давно. Но Хэ рассказал Newsweek, что этот случай примечателен, поскольку «папоротник может способствовать минерализации РЗЭ (то есть производить минералы РЗЭ — в частности, монацит — руду, важнейший источник РЗЭ, которая ранее обнаруживалась только в горных породах, подвергавшихся воздействию высоких температур и давлению в земных недрах). Теперь же монацит можно найти и на поверхности, причем при тех же температурах и давлении, при которых живут люди. При этом в растении образуются наноразмерные (то есть чрезвычайно мелкие) частицы монацита».
Это открытие, сделанное с помощью методов микроскопической визуализации и химического анализа этого папоротника, указывает на возможную альтернативу трудоемким способам добычи РЗМ — «фитомайнинг», который предполагает использование растений-гиперконцентраторов для извлечения металлов из почвы.
Это достижение, возможно, поможет решить проблему, с которой сталкиваются страны по всему миру, — обеспечение поставок РЗМ, которые широко применяются в высокотехнологичных отраслях промышленности. В частности, в электромобилях такие элементы, как неодим, диспрозий и празеодим, в основном используются в мощных постоянных магнитах внутри двигателей, приводящих транспорт в движение. РЗМ также присутствуют в нескольких частях вашего телефона: от дисплея до магнитов, питающих динамик и вибрационный двигатель, от линз камеры до схем.
Пока что этот папоротник не производит РЗЭ в значительных количествах, но исследование показывает, что мы еще очень мало знаем о скрытом потенциале фитомайнинга этих ценных элементов. Исследователям еще предстоит выяснить, является ли Blechnum orientale единственным видом, способным самоорганизовывать РЗЭ из различных элементов, или другие растения тоже это делают. Им также необходимо найти избежать потери значительной части ресурса в процессе извлечения монацита и его разложения на составляющие РЗЭ.
«Это открытие показывает альтернативный путь минерализации монацита в удивительно мягких условиях и свидетельствует об уникальной роли растений в таких процессах», — отмечают исследователи.
Оригинал: New Atlas
