Исследователи Southern Illinois University в США выяснили, что водоросли могут более чем удваивать концентрацию редкоземельных элементов, указывая на возможную альтернативу химически интенсивной переработке в период, когда США стремятся укрепить внутренние цепочки поставок критически важных минералов.

Университет описал исследование в официальном сообщении: ученые SIU используют водоросли, чтобы удвоить концентрацию редкоземельных элементов.

По мере того как правительства стремятся обеспечить внутренние поставки редкоземельных элементов, способность концентрировать и перерабатывать эти металлы стала почти столь же важной, как и выявление новых месторождений. Редкоземельные элементы — это группа из 17 металлов, используемых в магнитах, электронике, энергетических системах и военном оборудовании, а их отделение от вмещающей породы может быть технически сложным. Редкоземельные элементы широко ассоциируются с потребительской электроникой, однако аспирантка-геолог Kristina Kohl заявила, что их роль в оборонных технологиях часто недооценивается.

“Многие думают об электронике, когда речь заходит о редкоземельных элементах,” сказала Kohl. “Они не понимают, насколько большую роль они играют в производстве оборудования для наших национальных оборонных систем.”

Китай остается доминирующей силой в отрасли редкоземельных элементов, добывая около 60% мирового предложения и перерабатывая и разделяя примерно 90%. США являются вторым по величине производителем, с операциями в California и Georgia, а Washington определил снижение зависимости от китайских цепочек поставок как приоритет национальной безопасности.

Исследователи Southern Illinois University также изучают Hicks Dome в Hardin County, Illinois, как потенциальный внутренний источник редкоземельных элементов. Доцент Daniel Hummer сказал, что этот участок представляет собой криптовулкан, где магма, не достигшая поверхности, сформировала богатые минералами интрузии. Горячие флюиды, содержащие минералы, также отложили дополнительные редкоземельные элементы в расположенной поблизости брекчии.

Исследование подчеркивает, что месторождения, ранее остававшиеся без внимания, могут стать более привлекательными, если удастся снизить затраты на извлечение и воздействие на окружающую среду. Оно также указывает на более широкую проблему политики США в области критически важных минералов: внутренние поставки зависят не только от добычи, но и от поиска экономичных и менее отходоемких способов концентрировать, разделять и извлекать металлы из различных источников.

Более чистое извлечение

Чтобы протестировать подход к извлечению, микробиолог Scott Hamilton-Brehm и его команда создали миниатюрную речную систему, используя желоб объемом 50 галлонов, циркуляционные насосы и светодиодное освещение для имитации проточной воды и солнечного света. Затем геологи добавили тонко измельченную породу, содержащую редкоземельные элементы, перед внесением микроводорослей в воду.

Лабораторный анализ показал, что водоросли поглощали редкоземельные элементы и увеличивали их концентрацию более чем в два раза. Исследователи пока не установили механизм, лежащий в основе результата, что является важным шагом перед оценкой подхода за пределами контролируемых лабораторных условий.

“Когда мы получили анализ из государственной лаборатории, стало очевидно, что водоросли действительно взаимодействовали с редкоземельными элементами,” сказал Hamilton-Brehm. “Мы не знаем как. Мы не знаем почему. Нам предстоит это выяснить.”

Затем команда извлекла редкоземельные элементы с помощью запатентованного процесса, который разлагает органический материал. Оставшиеся водоросли потенциально могут использоваться как сельскохозяйственные биостимуляторы или перерабатываться в биодизель, создавая дополнительную ценность при сокращении отходов.

Метод также может снизить зависимость от традиционных технологий переработки, использующих химические вещества, такие как серная кислота, для растворения окружающих минералов. Поскольку редкоземельные элементы также присутствуют в угольной золе, отходах горнодобычи и электронном ломе, исследователи заявили, что процесс в итоге может предложить более чистый способ извлечения критически важных минералов из вторичных источников, одновременно помогая рекультивировать потоки отходов.

Сейчас исследователи тестируют дополнительные виды водорослей, чтобы выяснить, могут ли они еще больше повысить концентрации редкоземельных элементов. Они также готовят заявку в National Science Foundation на расширение работы. Hummer сказал, что проект демонстрирует ценность междисциплинарных исследований, объединяя геологию и микробиологию для решения задач в разработке критически важных минералов.