Китайские учёные смогли извлечь редкоземельные металлы из папоротника. Растение собирает из почвы металлы, в которых содержатся элементы редкозёмов. Это может стать основой для экологически чистого способа их добычи. О настоящем и будущем редкозёмов расскажет Максим Иванов.
Создавать микрочипы станет проще, дешевле и безопаснее для экологии, по крайней мере, потенциально. Китайское открытие показало – папоротник может стать отличной заменой бурильной установки. Сейчас для добычи редкоземельных металлов применяют сложный многоэтапный процесс, который наносит урон природе.
Редкоземельные металлы используются вообще практически во всех отраслях промышленности: от смартфонов и лампочек до медицины и военной техники. Эти минералы ценны своими уникальными «улучшающими» свойствами. В разном количестве их можно встретить почти в любой электронике. Например, магниты с неодимом при тех же размерах – намного сильнее своих аналогов без этого редкозема. В звукозаписи микрофоны с редкоземами весят меньше и звучат лучше, чем без них.
Кроме того, эти металлы используют и в нефтепереработке для ускорения превращения нефти в бензин, в атомных реакторах, медицине, оптике и других ключевых сферах.
Редкоземы сами по себе не являются редкими, как обманчиво говорит их название. Отдельные металлы встречаются чаще, чем медь, а суммарно на нашей планете их – в 10 раз больше, чем свинца. Сложность с их добычей, в первую очередь, – в концентрации: они находятся в рудах других металлов только как примеси.
Чтобы добыть эти ценные ископаемые, бурят руду, затем из нее в несколько этапов добывают редкоземельный концентрат. Его обогащают, очищают от примесей и наконец получают чистый редкозем.
Все эти процессы вредны для экологии. Бурение разрушает всю экосистему вокруг зоны добычи, ведь для добычи значительного количества редкоземов нужно переворотить кубические километры грунта. Если даже бурят не открытым методом, а внутри горной породы, часть тяжелых металлов растворяется в подземных водах и почве. Такое загрязнение не позволяет использовать землю в других целях, например, в сельском хозяйстве. Кроме того, металлическая пыль от бурения содержит токсичные частицы. Они могут вызвать болезни дыхательной системы, вплоть до астмы и хронического бронхита. Такие частицы долго не выветриваются и могут оставаться в окружающей среде десятилетиями.
Помимо загрязнения от добычи, есть еще и отходы от переработки. На каждую добытую тонну редкоземов приходятся 2 тысячи тонн отходов. Многие страны-добытчики ввели жесткие экологические ограничения для добывающих предприятий, чтобы сберечь природу. Теперь, благодаря китайскому исследованию, с экологической стороной вопроса станет лучше.
Ученые изучали папоротник Блехнум ориентале, он скапливает в себе тяжелые металлы. Такая группа растений называется гипераккумуляторы – они могут хранить в себе тяжелые металлы в концентрациях, в несколько раз превышающих норму для других растений. К ним, например, относится подсолнечник. Его высаживали в Чернобыле для очистки почвы от радионуклидов.
К ним же относится и Блехнум ориентале. Оказалось, что этот папоротник может копить металлы с редкоземельными элементами. Он собирает их из грунта, рядом с которым находятся залежи руды с примесями редкоземов. Эти элементы организовывались между клетками и образовывали минерал монацит. Такой биомонацит, в отличие от добываемового, не радиоактивен. То есть добывать минерал из папоротника даже безопаснее.
Технология получения полезных веществ из растений называется фитодобыча. Процесс – на порядок проще, чем многоэтапное очищение и обогащение из металлической руды: нужно вырастить растения, собрать их, высушить и извлечь нужные вещества. Исследователи заявляют, что эта стратегия получения редкоземов пока мало изучена, но в будущем она откроет возможность получать минералы много, стабильно и экологично.