作者:张佳欣 来源:科技日报 发布时间:2024/6/13 11:42:03
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用海藻收集稀土或开辟生物采矿新路

 

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某些海藻富含有价值的矿物质。 图片来源:英国《新科学家》网站

从化石燃料到清洁能源的转型正席卷全球,势不可挡。在这场波澜壮阔的能源革命中,全球对于制造电池、太阳能电池板等绿色技术所需的新矿物资源的争夺愈发激烈。现在,一条绿色的开采道路出现在科学家眼前——用海藻收集稀土。

英国《新科学家》网站近日刊文称,某些海藻品种拥有一种特殊能力——能够大量积聚海水中的稀土元素。目前,多个国际研究小组正在探索如何从海藻中收集这些珍贵的稀土元素,这一创新思路在“生物采矿”领域尚属前沿。

利用藻类收集稀土

在美国阿拉斯加东南部威尔士王子岛上的博坎山,蕴藏着丰富的稀土元素。然而,由于潜在的环境影响,传统的开采方法在这里饱受争议。

为了解决这一问题,阿拉斯加大学费尔班克斯分校的谢里·乌曼佐及其团队计划在不进行破坏性开采的情况下,采集海藻以获取稀土矿藏。

这一方案得到了美国能源部能源高级研究计划局(ARPA-E)近200万美元的资助。乌曼佐团队计划在博坎山周边水域培育海藻。这些海藻吸收并积聚稀土元素。然后,他们通过一系列提纯工艺将这些稀土元素提取出来,以供利用。

乌曼佐刚从实地考察中返回,并采集了水样。她认为,该地区暴雨产生的径流会将矿床中侵蚀出的稀土元素带入周围的海湾,海藻有潜力在此地积聚稀土元素。但问题在于,海藻真的能收集这些矿物吗?

如果成功就是奇迹

乌曼佐的项目是由ARPA-E的“藻类开采”项目支持的几个项目之一。在技术支持下,“藻类开采”项目将研究如何用植物或微生物提取稀土元素和其他关键矿物。

国际能源署5月发布的一份报告中预测,到2040年,稀土元素的需求将接近翻倍。为了满足这一需求,同时减少环境污染,海藻提取或许是一个新途径。

乌曼佐表示,目前尚不清楚这些藻类本身是否会因积聚稀土或其他矿物而受益,其主要机制可能在于,海藻产生的带负电荷的碳水化合物可以吸引特定的带正电荷的稀土元素。例如,在棕色海藻中,一种名为藻酸盐的天然多糖已被证明可以吸引钇等重稀土元素。

除了乌曼佐的项目外,其他研究人员和机构也在探索类似的生物采矿方法。例如,美国太平洋西北国家实验室人员表示,一些生长在水箱中的大型藻类可以从海水中积累稀土元素。

与陆地植物相比,海洋中的大型藻类具有独特的优势。流动的海水为海藻提供了源源不断的新物质供应,这些物质可以在整个有机体中积累,而不仅仅局限于根部。“超级积聚体”海藻是否有希望提供有价值的稀土供应?哪种大型藻类积累最多,它们生长得如何?提取矿物质的最佳方式是什么?博坎山的实践可能告诉人们答案。

失败不算意外,但成功就是奇迹。乌曼佐说:“如果一切按计划进行,密集的海藻农场将从博坎山周围的水域收获稀土。一旦成功,这将是对传统采矿业的有力补充。”

海藻具有多元价值

美国爱达荷大学的阿明·米尔库伊表示,即使积累和提取被证明是可行的,从海藻中提取的稀土元素也可能相当有限。不过,结合其他技术,这些宝贵的资源依然可以被高效利用。例如,这些海藻可用于回收采矿废物中的有价值材料。

在ARPA-E支持的一个项目中,研究团队正研究如何从海藻中提取矿物质,同时还能巧妙地保留其余的生物质,这些生物质可以被转化为肥料、燃料或食物蛋白质。一家名为Umaro Foods的美国初创公司正使用海藻蛋白制作培根替代品,这将进一步延长海藻相关的产业链。

研究人员相信,大型藻类在采矿领域的应用潜力远不止于此。海藻的生物多样性非常惊人。即使不直接用于积聚稀土元素,种植海藻也有助于净化海水、去除大气中的二氧化碳。

 
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