Учёные Южного Иллинойсского университета установили, что водоросли могут более чем удвоить концентрацию редкоземельных элементов, что указывает на возможную альтернативу химически интенсивной переработке на фоне усилий США по укреплению внутренних цепочек поставок критически важных минералов.

По мере того как правительства стремятся обеспечить внутренние цепочки поставок редкоземельных элементов, совершенствование способов концентрирования и переработки этих металлов становится столь же важным, как и поиск новых месторождений. Исследователи в Канаде пытаются извлекать медь из водорослей. Исследование нового источника меди в водорослях — один из примеров этой более широкой работы.

На кампусе SIU в Карбондейле, штат Иллинойс, аспирантка-геолог Кристина Колл сказала, что многие по-прежнему связывают редкоземельные элементы с потребительской электроникой, недооценивая их значение для оборонных технологий.

«Многие думают об электронике, когда речь заходит о редкоземельных элементах, — сказала Колл. — Они не осознают, насколько большую роль они играют в производстве оборудования для наших систем национальной обороны».

Китай доминирует в отрасли редкоземельных элементов, добывая около 60% мирового объёма при переработке и разделении примерно 90%. США являются вторым по величине производителем, с предприятиями в Калифорнии и Джорджии, а Вашингтон определил снижение зависимости от китайских цепочек поставок как приоритет национальной безопасности. Это делает особенно актуальным любой метод, способный улучшить концентрацию перед рафинированием или извлекать металлы из низкосортного материала и отходов, поскольку разработка новых рудников часто занимает много времени.

Мини-речное испытание

Чтобы проверить новый метод извлечения, микробиолог Скотт Хэмилтон-Брем и его команда построили миниатюрную речную систему, используя 50-галлонную (189-литровую) ёмкость, циркуляционные насосы и светодиодное освещение для имитации текущей воды и солнечного света.

Геологи добавили тонко измельчённую породу с содержанием редкоземельных элементов, после чего в воду ввели микроводоросли.

Лабораторный анализ показал, что водоросли не только поглотили редкоземельные элементы, но и увеличили их концентрацию более чем вдвое за счёт механизма, который исследователи пока не понимают.

Исследование

«Когда мы получили результаты анализа из государственной лаборатории, стало очевидно, что водоросли действительно взаимодействовали с редкоземельными элементами, — сказал Хэмилтон-Брем. — 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 можно использовать в качестве агростимуляторов или переработать в биодизель, создавая дополнительную ценность и сокращая отходы.

Этот метод также может снизить зависимость от традиционных способов переработки, где используются химикаты, такие как серная кислота, для растворения окружающих минералов. Поскольку редкоземельные элементы также содержатся в угольной золе, шахтных отходах и электронном ломе, в перспективе процесс может обеспечить более чистый способ извлечения критически важных минералов из вторичного сырья, одновременно помогая в утилизации отходов.

Сейчас исследователи тестируют дополнительные виды водорослей, чтобы определить, повышают ли они концентрацию редкоземельных элементов ещё больше, и готовят заявку в National Science Foundation на расширение работы. Хаммер сказал, что проект демонстрирует ценность междисциплинарных исследований, объединяющих геологию и микробиологию для решения задач в сфере развития критически важных минералов.

Криптовулкан

Исследователи также оценивают Hicks Dome в округе Хардин, штат Иллинойс, как потенциальный внутренний источник редкоземельных элементов.

Доцент Дэниел Хаммер сказал, что это криптовулкан, где магма, не достигшая поверхности, сформировала минерализованные интрузии и отложила дополнительные редкоземельные элементы в окружающей брекчии через горячие минералоносные флюиды.

Эта работа показывает, что ранее недооценённые месторождения могут стать более привлекательными, если удастся снизить затраты на извлечение и экологические последствия.