Wodorosty jako źródło metali ziem rzadkich? Nowe badania NREL nad fitogórnictwem

Wodorosty, dotychczas kojarzone głównie z ekosystemami morskim i przemysłem spożywczym, mogą stać się nowym źródłem metali ziem rzadkich (REE). Amerykańskie laboratorium National Renewable Energy Laboratory (NREL) prowadzi badania nad zdolnością alg do akumulacji tych kluczowych pierwiastków.

Fitogórnictwo: potencjał wodorostów w pozyskiwaniu metali ziem rzadkich

Zespół naukowców pod kierunkiem chemiczki Stefanie Van Wychen z NREL, we współpracy z Uniwersytetem Alaska Fairbanks (UAF), prowadził badania w okolicach Bokan Mountain na wyspie Prince of Wales na Alasce. Region ten jest znany z występowania metali ziem rzadkich i wcześniejszego wydobycia uranu.

Badacze pobierali próbki wodorostów oraz wody w różnych lokalizacjach i na różnych głębokościach, rejestrując parametry środowiskowe, takie jak przewodność, pH i temperatura. Celem było sprawdzenie, które gatunki alg najlepiej akumulują REE i jakie czynniki wpływają na ten proces.

Naszym głównym celem jest odkrycie mechanizmu akumulacji i selektywności mineralnej przez wodorosty, aby opracować biomimetyczne lub bioinspirowane alternatywy możliwe do wdrożenia w laboratorium.

– Lieve Laurens, główny badacz projektu z NREL

Analiza i metody ekstrakcji

Próbki wodorostów były poddawane analizie pod kątem zawartości REE w różnych częściach rośliny (receptakule i talus). Wymagało to opracowania nowych metod ekstrakcji i oznaczania bardzo małych ilości pierwiastków. Prace analityczne prowadziły m.in. Alicia Sowell i Ross Kerner, którzy wdrażali nowe procedury laboratoryjne oraz stosowali zaawansowaną statystykę i uczenie maszynowe do identyfikacji trendów akumulacji REE.

Jednym z rozważanych rozwiązań jest wykorzystanie technologii wymiany jonowej, znanej z oczyszczania wody z zanieczyszczeń, do ekstrakcji REE z biomasy wodorostów. NREL rozwija modele symulacyjne tego procesu, aby zoptymalizować wydajność i koszty.

Możliwości i wyzwania fitogórnictwa

Chociaż fitogórnictwo nie jest nową koncepcją (pierwsze badania prowadzono już w latach 80.), w tej chwili rozwijane technologie mają szansę zwiększyć jego efektywność. W przypadku wodorostów szczególne znaczenie ma identyfikacja gatunków hiperakumulatorów oraz warunków środowiskowych sprzyjających akumulacji REE.

Chcielibyśmy, aby potencjalne operacje fitogórnicze REE były powiązane z uprawą wodorostów, a nie z eksploatacją naturalnych zasobów.

– Schery Umanzor, Uniwersytet Alaska Fairbanks

Badacze podkreślają, iż fitogórnictwo może stanowić uzupełnienie kosztownych metod wydobycia oceanicznego oraz wspomagać procesy oczyszczania wód. Wodorosty, dzięki szybkiemu wzrostowi i umiejętności wiązania metali, mogą być wykorzystywane zarówno do pozyskiwania surowców, jak i bioremediacji.

Perspektywy dalszych prac

Obecne badania NREL koncentrują się na mapowaniu poziomów REE w różnych gatunkach alg oraz analizie czynników wpływających na efektywność akumulacji. Wyniki mogą przyczynić się do rozwoju nowych technologii pozyskiwania metali ziem rzadkich z biomasy, co ma znaczenie dla zrównoważonego rozwoju sektora energetycznego i elektronicznego.

Źródło: NREL