報道顯示，一個由中國科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的團隊在一種蕨類植物中發(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)納米級獨居石“為直接提取功能性稀土元素材料開辟了新的可能性”。他們說：“據(jù)我們所知，這是首次報道稀土元素在超富集植物中結(jié)晶成礦物相?！?/p>

該團隊本月在期刊《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》上發(fā)表文章稱：“這項工作證實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)的稀土元素資源開發(fā)?！?/p>

這項研究由中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所的研究人員與美國弗吉尼亞理工大學(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，通過植物吸收、富集和礦化過程實現(xiàn)金屬回收，同時修復(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金屬，其濃度比周圍土壤高出數(shù)百倍甚至數(shù)千倍的植物。他們表示：“這種策略減少了對傳統(tǒng)采礦的依賴，同時降低了相關(guān)的環(huán)境和地緣政治風(fēng)險?！?/p>

獨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、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。研究團隊表示，其優(yōu)異的機械、物理和熱學(xué)性能使其非常適合用于涂層和擴散屏障、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，獨居石會在數(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“獨居石”純凈且無放射性。

在這項研究中，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圍土壤。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)會在植物細(xì)胞外組織中結(jié)晶，從而阻止非營養(yǎng)元素進(jìn)入細(xì)胞并起到解毒作用。

這也為化學(xué)中自組織非平衡過程如何產(chǎn)生復(fù)雜結(jié)構(gòu)提供了一個范例。他們寫道：“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)動的。”

這種能力直接顛覆了找礦邏輯，以前需要用鉆機打孔找礦，現(xiàn)在則可以直接從植物中回收高價值稀土，同時修復(fù)污染土壤，恢復(fù)稀土尾礦的生態(tài)，從而實現(xiàn)“修復(fù)與回收同時進(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。