Екип от китайски и американски учени твърди, че са открили естествено срещащ се редкоземен минерал в папрат, което е безпрецедентна находка, в световен мащаб. Редкоземните минерали са от решаващо значение за съвременните технологии, тъй като се използват за производството на електроника (мобилни телефони, компютри), възобновяема енергия (вятърни турбини, електрически автомобили) и модерно медицинско оборудване (ядрено-магнитен резонанс, хирургически лазери). Нарастващото им търсене и ограничената географска концентрация ги правят стратегически ресурс и фокус на геополитически интерес.
Авторите на изследването, публикувано в Environmental Science & Technology, отбелязват, че откриването на наномащабен монацит в живо растение „отваря нови възможности за директно извличане на функционални материали, съдържащи редкоземни елементи. Доколкото ни е известно, това е първият документиран случай на редкоземни елементи, кристализиращи в минерална фаза в хиперакумулаторна инсталация. Тази работа демонстрира осъществимостта на фитоминирането и въвежда иновативен, растителен подход към устойчивото развитие на ресурсите от редкоземни елементи“, се казва в изследването.
Фитоминирането е устойчив метод, който използва хиперакумулиращи растения за извличане на метали от почвата. Според екипа, тази все още сравнително неизследвана стратегия има потенциал.
Учени от Института по геохимия в Гуанджоу и Катедрата по геонауки към Технологичния университет на Вирджиния, в Съединените щати описват хиперакумулаторите като растения, способни да концентрират тежки метали или металоиди в тъканите си на нива стотици или хиляди пъти по-високи от тези в околната почва. „Възползвайки се от този забележителен капацитет, фитоминирането включва култивиране на тези растения в богати на метали почви и извличане на целевите метали от добитата биомаса“, добавя проучването. „Тази стратегия намалява зависимостта от конвенционалния добив и същевременно смекчава свързаните с него екологични и геополитически рискове.“
Монацитът е фосфатен минерал, богат на редкоземни елементи, като церий, лантан и неодим. Докато моназитът обикновено се образува при високо налягане и температури от стотици градуси по Целзий. Растенията представляват алтернатива за неговата минерализация при условията на земната повърхност.
Минералът има висока точка на топене, отлична оптична емисионна способност и изключителна устойчивост на корозия, от разтопено стъкло и радиационни повреди. Според авторите, неговите изключителни механични, физични и термични свойства го правят идеален за приложения като покрития и дифузионни бариери, луминофори, лазери и светлинни емитери, йонни проводници, и матрици за управление на радиоактивни отпадъци.
В проучването, изследователите са събрали растителни проби от добре познат хиперакумулатор на редкоземни елементи, многогодишна папрат, наречена Blechnum orientale, и от околната почва. Пробите са събрани и транспортирани от находища на редкоземни елементи в град Гуанджоу, в южен Китай. Анализът показа, че редкоземните елементи са концентрирани в ушната мида (част от листа), следвана от кореновата система и дръжката.
Според проучването, минералите кристализират в извънклетъчните тъкани при околни условия, така че растенията могат да предотвратят навлизането на нехранителни елементи в клетките и да се детоксикират. Образуването на монацит е станало чрез процес, подобен на този на химическа градина, който включва растителни структури, образуващи се, когато метално солено семе се въведе във воден разтвор, съдържащ аниони, като силикат или фосфат. Това служи и като пример в химията за самоорганизиран, неравновесен процес, който създава сложни структури. В изявление, издадено от Института по геохимия в Гуанджоу, авторите заключават, че изследването предлага „нов път за устойчиво използване на редкоземните ресурси. Чрез култивиране на хиперакумулиращи растения, високоценни редкоземни елементи могат да бъдат извлечени от растенията, като едновременно с това се рекултивира замърсената почва и се възстановява екологията на редкоземните отпадъци. По този начин се постига зелен кръгов модел на едновременно рекултивиране и рециклиране.“