某些海藻富含有價(jià)值的礦物質(zhì)。 圖片來源：英國(guó)《新科學(xué)家》網(wǎng)站
科技日?qǐng)?bào)記者?張佳欣
從化石燃料到清潔能源的轉(zhuǎn)型正席卷全球，勢(shì)不可擋。在這場(chǎng)波瀾壯闊的能源革命中，全球?qū)τ谥圃祀姵?、太?yáng)能電池板等綠色技術(shù)所需的新礦物資源的爭(zhēng)奪愈發(fā)激烈?，F(xiàn)在，一條綠色的開采道路出現(xiàn)在科學(xué)家眼前——用海藻收集稀土。
英國(guó)《新科學(xué)家》網(wǎng)站近日刊文稱，某些海藻品種擁有一種特殊能力——能夠大量積聚海水中的稀土元素。目前，多個(gè)國(guó)際研究小組正在探索如何從海藻中收集這些珍貴的稀土元素，這一創(chuàng)新思路在“生物采礦”領(lǐng)域尚屬前沿。
利用藻類收集稀土
在美國(guó)阿拉斯加?xùn)|南部威爾士王子島上的博坎山，蘊(yùn)藏著豐富的稀土元素。然而，由于潛在的環(huán)境影響，傳統(tǒng)的開采方法在這里飽受爭(zhēng)議。
為了解決這一問題，阿拉斯加大學(xué)費(fèi)爾班克斯分校的謝里·烏曼佐及其團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在不進(jìn)行破壞性開采的情況下，采集海藻以獲取稀土礦藏。
這一方案得到了美國(guó)能源部能源高級(jí)研究計(jì)劃局（ARPA-E）近200萬(wàn)美元的資助。烏曼佐團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在博坎山周邊水域培育海藻。這些海藻吸收并積聚稀土元素。然后，他們通過一系列提純工藝將這些稀土元素提取出來，以供利用。
烏曼佐剛從實(shí)地考察中返回，并采集了水樣。她認(rèn)為，該地區(qū)暴雨產(chǎn)生的徑流會(huì)將礦床中侵蝕出的稀土元素帶入周圍的海灣，海藻有潛力在此地積聚稀土元素。但問題在于，海藻真的能收集這些礦物嗎？
如能成功就是奇跡
烏曼佐的項(xiàng)目是由ARPA-E的“藻類開采”項(xiàng)目支持的幾個(gè)項(xiàng)目之一。在技術(shù)支持下，“藻類開采”項(xiàng)目將研究如何用植物或微生物提取稀土元素和其他關(guān)鍵礦物。
國(guó)際能源署5月發(fā)布的一份報(bào)告中預(yù)測(cè)，到2040年，稀土元素的需求將接近翻倍。為了滿足這一需求，同時(shí)減少環(huán)境污染，海藻提取或許是一個(gè)新途徑。
烏曼佐表示，目前尚不清楚這些藻類本身是否會(huì)因積聚稀土或其他礦物而受益，其主要機(jī)制可能在于，海藻產(chǎn)生的帶負(fù)電荷的碳水化合物可以吸引特定的帶正電荷的稀土元素。例如，在棕色海藻中，一種名為藻酸鹽的天然多糖已被證明可以吸引釔等重稀土元素。
除了烏曼佐的項(xiàng)目外，其他研究人員和機(jī)構(gòu)也在探索類似的生物采礦方法。例如，美國(guó)太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室人員表示，一些生長(zhǎng)在水箱中的大型藻類可以從海水中積累稀土元素。
與陸地植物相比，海洋中的大型藻類具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。流動(dòng)的海水為海藻提供了源源不斷的新物質(zhì)供應(yīng)，這些物質(zhì)可以在整個(gè)有機(jī)體中積累，而不僅僅局限于根部。“超級(jí)積聚體”海藻是否有希望提供有價(jià)值的稀土供應(yīng)？哪種大型藻類積累最多，它們生長(zhǎng)得如何？提取礦物質(zhì)的最佳方式是什么？博坎山的實(shí)踐可能告訴人們答案。
失敗不算意外，但成功就是奇跡。烏曼佐說：“如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，密集的海藻農(nóng)場(chǎng)將從博坎山周圍的水域收獲稀土。一旦成功，這將是對(duì)傳統(tǒng)采礦業(yè)的有力補(bǔ)充?！?/p>
海藻具有多種用途
美國(guó)愛達(dá)荷大學(xué)的阿明·米爾庫(kù)伊表示，即使積累和提取被證明是可行的，從海藻中提取的稀土元素也可能相當(dāng)有限。不過，結(jié)合其他技術(shù)，這些寶貴的資源依然可以被高效利用。例如，這些海藻可用于回收采礦廢物中的有價(jià)值材料。
在ARPA-E支持的一個(gè)項(xiàng)目中，研究團(tuán)隊(duì)正研究如何從海藻中提取礦物質(zhì)，同時(shí)還能巧妙地保留其余的生物質(zhì)，這些生物質(zhì)可以被轉(zhuǎn)化為肥料、燃料或食物蛋白質(zhì)。一家名為Umaro Foods的美國(guó)初創(chuàng)公司正使用海藻蛋白制作培根替代品，這將進(jìn)一步延長(zhǎng)海藻相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈。
研究人員相信，大型藻類在采礦領(lǐng)域的應(yīng)用潛力遠(yuǎn)不止于此。海藻的生物多樣性非常驚人。即使不直接用于積聚稀土元素，種植海藻也有助于凈化海水、去除大氣中的二氧化碳。
