報(bào)道顯示，一個(gè)由中國(guó)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在一種蕨類(lèi)植物中發(fā)現(xiàn)了一種天然形成的含稀土元素的礦物，這是世界首例，為提取高價(jià)值稀土元素提供了一種“綠色循環(huán)模式”。
研究人員表示，在活體植物中發(fā)現(xiàn)納米級(jí)獨(dú)居石“為直接提取功能性稀土元素材料開(kāi)辟了新的可能性”。他們說(shuō)：“據(jù)我們所知，這是首次報(bào)道稀土元素在超富集植物中結(jié)晶成礦物相?！?/p>
該團(tuán)隊(duì)本月在期刊《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》上發(fā)表文章稱(chēng)：“這項(xiàng)工作證實(shí)了植物采礦的可行性，并提出了一種基于植物的創(chuàng)新方法，用于可持續(xù)的稀土元素資源開(kāi)發(fā)?！?/p>
這項(xiàng)研究由中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所的研究人員與美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)地球科學(xué)系的地球科學(xué)家合作完成。
植物采礦是一種利用所謂的超富集植物從土壤中提取金屬的綠色方法，通過(guò)植物吸收、富集和礦化過(guò)程實(shí)現(xiàn)金屬回收，同時(shí)修復(fù)污染土壤。
在論文中，科學(xué)家們將超富集植物描述為能夠在其組織中富集重金屬或類(lèi)金屬，其濃度比周?chē)寥栏叱鰯?shù)百倍甚至數(shù)千倍的植物。他們表示：“這種策略減少了對(duì)傳統(tǒng)采礦的依賴(lài)，同時(shí)降低了相關(guān)的環(huán)境和地緣政治風(fēng)險(xiǎn)?！?/p>
獨(dú)居石是一種富含稀土元素(包括鈰、鑭和釹)的磷酸鹽礦物，這種礦物具有高熔點(diǎn)、優(yōu)異的光學(xué)發(fā)射率以及卓越的抗熔融玻璃腐蝕和抗輻射損傷能力。研究團(tuán)隊(duì)表示，其優(yōu)異的機(jī)械、物理和熱學(xué)性能使其非常適合用于涂層和擴(kuò)散屏障、發(fā)光材料、激光器和發(fā)光器件、離子導(dǎo)體以及放射性廢物處理基質(zhì)等應(yīng)用。
通常情況下，獨(dú)居石會(huì)在數(shù)百攝氏度的高溫高壓下形成，但植物提供了一種在地球表面常溫常壓下進(jìn)行礦化的替代方案，形成的“獨(dú)居石”純凈且無(wú)放射性。
在這項(xiàng)研究中，研究人員采集了一種已知的稀土超富集植物——烏毛蕨的植物樣本及其周?chē)寥?/strong>。這些樣本采自南方城市廣州的稀土礦床。
分析表明，稀土元素主要集中在羽片中，其次是根系和葉柄。論文指出，在環(huán)境條件下，這些礦物質(zhì)會(huì)在植物細(xì)胞外組織中結(jié)晶，從而阻止非營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)入細(xì)胞并起到解毒作用。
這也為化學(xué)中自組織非平衡過(guò)程如何產(chǎn)生復(fù)雜結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)范例。他們寫(xiě)道：“這種現(xiàn)象是植物中新發(fā)現(xiàn)的化學(xué)花園，其形成是由水環(huán)境中高濃度的金屬鹽(稀土元素和磷酸鹽)驅(qū)動(dòng)的。”
這種能力直接顛覆了找礦邏輯，以前需要用鉆機(jī)打孔找礦，現(xiàn)在則可以直接從植物中回收高價(jià)值稀土，同時(shí)修復(fù)污染土壤，恢復(fù)稀土尾礦的生態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)“修復(fù)與回收同時(shí)進(jìn)行”的綠色循環(huán)模式，為稀土資源的可持續(xù)利用提供了一條新途徑。
