Папрати вместо мини: нов екологичен начин за добив на редкоземни елементи

Папрат с „дяволски“ потенциал: естествен минерал в живо растение

Китайски екип от учени съобщи за пробив в зеления добив на метали. Те откриха естествено образуван минерал с редкоземни елементи в жива папрат – нещо, което се случва за първи път.

Става дума за наноразмерен монацит, фосфатен минерал, богат на елементи като церий, лантан и неодим. Обикновено той се образува при много висока температура и налягане. Тук обаче кристализацията се случва в тъканите на растение при нормални условия на земната повърхност.

Учени от Института по геохимия в Гуанджоу към Китайската академия на науките, заедно с изследовател от Virginia Tech, публикуват резултатите си в списание Environmental Science & Technology. Те твърдят, че откритието „отваря нови възможности за директно извличане на функционални редкоземни елементи“ и доказва на практика идеята за фитомининг.

Фитоминингът използва т.нар. хиперакумулатори – растения, които събират в тъканите си тежки метали в концентрации стотици или хиляди пъти над тези в почвата. Така вместо класически минен добив, растенията се „засаждат“, израстват върху богати на метали терени, а после от биомасата се извличат целевите елементи.

Според авторите тази стратегия може да осигури по-устойчиво снабдяване с редкоземни елементи и да намали екологичните и геополитическите рискове на традиционните мини.

Как работи природният „реактор“ в папратта Blechnum orientale

За изследването учените събират проби от вечнозелена папрат Blechnum orientale – известен хиперакумулатор на редкоземни елементи. Растенията и почвата около тях са взети от находища близо до Гуанджоу в Южен Китай.

Анализът показва, че най-много редкоземни елементи се натрупват в листата. Следват корените и дръжките. В извънклетъчните тъкани минералите се кристализират и така растението „изолира“ вредните за него елементи. Това е естествен механизъм за детоксикация – елементите се превръщат в твърд минерал, вместо да навлизат в клетките.

Изследователите смятат, че процесът наподобява „химическа градина“ – явление, при което в разтвор на соли и фосфати се образуват самоорганизирани структури. В случая „семето“ са високите локални концентрации на редкоземни йони и фосфати в растителните тъкани.

Така папратта действа като миниатюрен природен реактор:

извлича металите от почвата;
концентрира ги в листата;
„заключва“ ги в кристали от монацит.

Самият монацит е ценен материал. Той има висока точка на топене, отлични оптични свойства и устойчивост на корозия и радиационно увреждане. Затова е подходящ за луминофори, лазери, покрития, йонни проводници и дори матрици за съхранение на радиоактивни отпадъци.

Институтът по геохимия в Гуанджоу посочва, че откритието предлага „зелен кръгов модел“ – едновременно рехабилитация на замърсени почви и рециклиране на редкоземните ресурси.

Чрез засаждането на хиперакумулаторни растения на замърсени или отпадъчни терени може едновременно: