Metale ziem rzadkich to grupa 17 pierwiastków chemicznych, w której skład wchodzą dwa skandowce (skand i itr) oraz wszystkie lantanowce. Znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu - używa się ich w produkcji laserów, wzmacniaczy optycznych, światłowodów czy wielu komponentów wykorzystywanych w branży lotniczej i kosmicznej. To decyduje o wysokim zapotrzebowaniu na nie, a co za tym idzie - cenie.
Metale ziem rzadkich, wbrew nazwie, wcale nie występują na Ziemi tak rzadko, ale są trudne w wydobyciu i separacji od innych pierwiastków. Ich wydobycie jest kosztowne i obciąża środowisko, dlatego trwają prace nad innymi metodami ich pozyskiwania, na przykład z popiołów lotnych z elektrowni węglowych oraz w procesie recyklingu urządzeń elektrycznych i elektronicznych.
Naukowcy z Chińskiej Akademii Nauk i Instytutu Badawczego Metali Strategicznych w Guangzhou odkryli inną metodę wydobycia metali ziem rzadkich, którą opisali w artykule na łamach "Environmental Science & Technology".
Roślina tworzy kryształy rzadkich metali
Przedmiotem ich badań była paproć z gatunku Blechnum orientale, należąca do rodziny podrzeniowatych, a konkretnie okazy rosnące w południowych Chinach na terenach bogatych w metale ziem rzadkich. Naukowcy już wcześniej wiedzieli, że roślina jest hiperakumulatorem, czyli może rosnąć w glebie o wysokim stężeniu metali oraz absorbować je przez korzenie. Tajemnicą pozostawało jednak, co dzieje się z pierwiastkami w tkankach paproci i w jakiej formie są one wiązane.
Aby to zbadać, badacze użyli technologii obrazowania o dużej mocy oraz analizy chemicznej. W ten sposób odkryli, że Blechnum orientale tworzy w swoich tkankach nanokryształy monacytu - minerału bogatego w pierwiastki ziem rzadkich i jednego z ich głównych źródeł na świecie. Największą ich zawartość stwierdzili w ścianach komórkowych i przestrzeniach międzykomórkowych rośliny.
Naukowcy zwrócili również uwagę na formę kryształu, zauważając, że tworzy silnie skomplikowane, samoorganizujące się wzory w postaci drobnych gałęzi, zbliżonych do mikroskopijnego "chemicznego ogrodu". To pierwszy raz, gdy badacze dostrzegli, jak żywa roślina tworzy kryształy pierwiastków ziem rzadkich.
Droga do fitogórnictwa
Na razie naukowcy nie opracowali skutecznej metody uprawy paproci Blechnum orientale bogatej w metale ziem rzadkich, ale jak twierdzą, ich odkrycie stanowi kolejny dowód na możliwość fitogórnictwa - koncepcji zakładającej wydobycie metali ciężkich za pomocą roślin. Metoda ta byłaby tańsza i bardziej przyjazna dla środowiska niż tradycyjne górnictwo.
Autorzy badania podsumowali, że ich odkrycia pokazują dotychczas nieznaną ścieżkę powstawania kryształów metali ziem rzadkich. Rzuca to światło nie tylko na wychwytywanie i długoterminowe składowanie pierwiastków ziem rzadkich, ale także otwiera nowe możliwości bezpośredniego pozyskiwania cennych pierwiastków.
Autorka/Autor: kp/ast
Źródło: Phys.org
Źródło zdjęcia głównego: Shutterstock