用海藻收集稀土或開辟生物采礦新路

某些海藻富含有價值的礦物質。圖片來源：英國《新科學家》網站

從化石燃料到清潔能源的轉型正席卷全球，勢不可擋。在這場波瀾壯闊的能源革命中，全球對于制造電池、太陽能電池板等綠色技術所需的新礦物資源的爭奪愈發激烈。現在，一條綠色的開采道路出現在科學家眼前——用海藻收集稀土。

英國《新科學家》網站近日刊文稱，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，多個國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，這一創新思路在“生物采礦”領域尚屬前沿。

利用藻類收集稀土

在美國阿拉斯加東南部威爾士王子島上的博坎山，蘊藏著豐富的稀土元素。然而，由于潛在的環境影響，傳統的開采方法在這里飽受爭議。

為了解決這一問題，阿拉斯加大學費爾班克斯分校的謝里·烏曼佐及其團隊計劃在不進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能源部能源高級研究計劃局（ARPA-E）近200萬美元的資助。烏曼佐團隊計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。

烏曼佐剛從實地考察中返回，并采集了水樣。她認為，該地區暴雨產生的徑流會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？

如果成功就是奇跡

烏曼佐的項目是由ARPA-E的“藻類開采”項目支持的幾個項目之一。在技術支持下，“藻類開采”項目將研究如何用植物或微生物提取稀土元素和其他關鍵礦物。

國際能源署5月發布的一份報告中預測，到2040年，稀土元素的需求將接近翻倍。為了滿足這一需求，同時減少環境污染，海藻提取或許是一個新途徑。

烏曼佐表示，目前尚不清楚這些藻類本身是否會因積聚稀土或其他礦物而受益，其主要機制可能在于，海藻產生的帶負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。

除了烏曼佐的項目外，其他研究人員和機構也在探索類似的生物采礦方法。例如，美國太平洋西北國家實驗室人員表示，一些生長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特的優勢。流動的海水為海藻提供了源源不斷的新物質供應，這些物質可以在整個有機體中積累，而不僅僅局限于根部。“超級積聚體”海藻是否有希望提供有價值的稀土供應？哪種大型藻類積累最多，它們生長得如何？提取礦物質的最佳方式是什么？博坎山的實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：“如果一切按計劃進行，密集的海藻農場將從博坎山周圍的水域收獲稀土。一旦成功，這將是對傳統采礦業的有力補充。”

海藻具有多元價值

美國愛達荷大學的阿明·米爾庫伊表示，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有限。不過，結合其他技術，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值材料。

在ARPA-E支持的一個項目中，研究團隊正研究如何從海藻中提取礦物質，同時還能巧妙地保留其余的生物質，這些生物質可以被轉化為肥料、燃料或食物蛋白質。一家名為Umaro Foods的美國初創公司正使用海藻蛋白制作培根替代品，這將進一步延長海藻相關的產業鏈。

研究人員相信，大型藻類在采礦領域的應用潛力遠不止于此。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。