Ученые научились добывать редкоземельные металлы из водорослей

Американские исследователи обнаружили новый способ добычи драгоценных редкоземельных металлов.

Отмечается, что ученые сосредоточились на водорослях, содержащих элементы редкоземельных металлов в листовидных тканях. По результатам многочисленных усилий исследовательская группа из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории США смогла извлечь критически важные минералы из биомассы морских водорослей. 

В частности, ученые выращивают несколько типов морских водорослей на территории кампуса Секим и исследуют различные методы извлечения минералов из них. Редкоземельные элементы, в частности, неодим, остаются одними из ключевых элементов в электронных устройствах, транспортных средствах, зданиях. Их традиционно добывают из горных пород. 

По словам исследователя растений из лаборатории Секим Скотта Эдмундсона, морские водоросли — замечательные собиратели минералов. И хотя исследователи до сих пор не знают точных причин, почему это так, они обнаружили, что водоросли, разбросанные вдоль береговой линии, могут содержать различные важные минералы. В некоторых случаях концентрация этих минералов в водорослях более чем в миллион раз превышала аналогичный показатель в морской воде. 

Исследователи изучали различные типы водорослей, чтобы определить, какие минералы они могут содержать и в каком количестве. Им удалось выяснить, что вид кожистых бурых водорослей под названием фукус особенно хорошо концентрирует никель в своих тканях.

В то же время зеленая листовая водоросль ульва, более известная как морской салат, лучше всего концентрирует сразу несколько видов ценных минералов. После испытания нескольких методов команда исследователей определилась с процессом, который изначально продемонстрировал очень неплохие результаты. Вырастив достаточное количество водорослей, ученые измельчили их до состояния однородной массы, а затем смешали с кислой жидкостью, способной расщепить необходимый минерал.

Кислотные жидкости, известные как «выщелачиватели», используются при стандартной добыче руды для извлечения минералов из горных пород. При смешивании пасты из морских водорослей с выщелачивателем pH смеси снижается (или становится более кислым), что приводит к отрыву целевого минерала от водорослей. Смесь также подвергается воздействию высоких температур, что может способствовать разрушению химических связей.

Как отмечает Майкл Хуземанн, первоочередной задачей исследовательской группы является извлечение не менее 50% критически важных минералов из биомассы морских водорослей. Однако оказалось, что это очень непростая задача. Исследователи экспериментировали с различными выщелачивателями и температурами, а также обрабатывали смесь несколько раз, чтобы извлечь как можно больше критически важных минералов.

Исследователи установили, что совершенствование метода добычи — это только начало. Чтобы такая добыча получила рентабельность, ученые проводят анализ экономических затрат и выгод. До этого ученые высушивали водоросли путем нагрева. Однако позже они отказались от этого в рамках экономии энергии.

Выщелачиватели — еще один источник затрат, поэтому исследователи изучают возможность использования отработанных кислот, образующихся в других процессах, например, при повышении щелочности океана для получения минералов. Группа ученых обнаружила, что морские водоросли растут быстро и не нуждаются в пресной воде, а после извлечения минералов оставшуюся биомассу можно использовать повторно, например, как сырье для биотоплива или для производства биопродуктов, таких как пластмассы, строительные материалы или даже клеи.

Источник: Interesting Engineering