Человечество отчаянно нуждается в редких элементах Земли. Это растение выращивает их прямо под нашими ногами.
Вот что вы узнаете, прочитав эту историю:
В течение более трех десятилетий ученые исследовали способы использования определенных металлопродуцирующих мощностей гипераккумуляторов, семейства из более чем 700 растений, которые могут высасывать редкоземельные элементы из земли в процессе, известном как фитоминирование.
Новое исследование анализирует наномасштабную химию в восточном папоротнике Blechnum, которая может образовывать крошечные кристаллы моназита — руду REE — в клеточных стенках и пространствах между клетками.
Впервые ученые стали свидетелями создания руд РЭЭ внутри растения, и понимание этого процесса может помочь сделать фитоминирование экологически чистым дополнением к экологически вредной промышленности.
Революция зеленой энергии обещает чистый воздух, питьевую воду и мир, не зависящий от неустойчивой зависимости от ископаемого топлива, но между настоящим и этим идиллическим энергетическим будущим есть один большой барьер — редкие земные элементы.
Хотя зеленые технологии, такие как солнечные панели, не используют много REE напрямую, они необходимы для батарей, инверторов, ветряных турбин и многих других технологий, которые поддерживают электрическую сеть.
Другими словами, они необходимы; и, к сожалению, безумная тире, чтобы найти их, выкопать их и усовершенствовать их является одним из величайших экологических и _прав человека__ вопросов, стоящих сегодня перед миром.
REE относятся к 15 лантаноидам в периодической таблице, наряду со Скандием (Sc) и Иттрием (Y), и в изобилии содержатся в земной коре (хотя и в низких концентрациях) в таких рудах, как бастназит или моназит, которые затем нуждаются в дальнейшей переработке, чтобы их можно было использовать. Это чрезвычайно энергоемкий процесс, который создает тонны токсичных отходов, которые могут просачиваться в грунтовые воды и наносить несметные объемы ущерба окружающей среде.
Однако добыча этих руд — не единственный способ извлечения РЭЭ из земли. Новое исследование в журнале «Экологическая наука и технология» всплывает в биологические детали процесса, известного как фитоминирование, в котором используются специализированные растения, известные как «гипераккумуляторы», чтобы вытащить РЭЭ из земли или сформировать ценные редкоземельные кристаллы в его листьях. На самом деле, эти растения могут вытащить из земли так много металла, что некоторые из них составляют около пяти процентов металла по весу.
В исследовании группа ученых из Китая проанализировала папоротник Blechnum orientale. Как и другие гипераккумуляторы, этот папоротник высасывает металлы из земли, но теперь ученые наблюдали точный химический процесс, который разворачивается внутри самого растения. Используя мощную технологию визуализации, а также обширный химический анализ, авторы обнаружили, что растение образует наномасштабные кристаллы моназита — те же кристаллы, необходимые для рафинирования REE — в его клеточных стенках, а также пространства между клетками.
«Эти минералы кристаллизуются во внеклеточных тканях в условиях окружающей среды, образуя дендритные нанокристаллы посредством биологически индуцированной минерализации в сочетании с неравновесным процессом самоорганизации, — пишут авторы. — Это представляет собой новое открытие минеральных кристаллов REE, образующихся в живых растениях посредством фитоминерализации (то есть опосредованной растениями минерализации) процесса».
По словам ученых, это первый раз, когда они увидели, как растение создает кристалл РЭЭ, но B. orientale — это только одно растение во всем семействе гипераккумуляторов, которые аналогично способны извлекать РЭЭ из почвы — и США уже обратили внимание.
В прошлом году программа Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства энергетики США (ARPA-E) выделила почти 10 миллионов долларов на разработку технологий фитоминирования, которые могут конкретно производить никель. Интерес правительства к фитоминированию восходит еще дальше, по крайней мере к 1980-м годам, когда Служба сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США создала испытательное поле на юго-западе Орегона. В конце концов, они остановили проект, когда никель-производящая неродная *Odontarrhena chalcidica * сбежала с испытательного полигона, создавая местный экологический риск.
Одним из недостатков фитоминирования является то, что просто не хватает металлов, доступных корням растения, чтобы обеспечить потребность всего мира в РЭЭ. Но, повышая эффективность процесса, такие растения, как B. orientale, могут помочь сделать добычу редкоземельных элементов, по крайней мере, немного * более экологически чистой.
** Вам тоже может понравиться**
