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西方突然发现:最赚钱的矿,可能不用挖了 | 温哥华教育中心
   

西方突然发现:最赚钱的矿,可能不用挖了

随着全球科技竞争与能源转型加速,稀土资源的重要性正迅速攀升,但传统金属采矿往往对环境造成严重破坏,通常涉及大规模砍伐森林,也会产生有毒尾矿与废弃物,可能渗入环境,危害人类与野生动物。由于加工过程高度耗能,也常伴随大量温室气体排放。利用植物萃取土壤金属的“植物采矿”(Phytomining)概念由于对环境更加友善,越来越被学界重视,尽管目前还没有任何植物采矿技术实现商业化,但前景可期。


德国之声》报道,在阿尔巴尼亚北部的一片田地上,农民正穿梭于一排排黄芥菜间进行作业,而他们收获的作物并非这些植物,而是重金属“镍”,这种种植的作物,是目前学界已知的721种“超累积植物”(Hyperaccumulator)之一。

科学界把能吸收土壤中一种或多种重金属的植物,称为超累积植物,它们演化出将这些重金属储存在茎、叶或汁液中的能力,这是一种带有毒性的防御机制,用来对抗掠食者与病原体;但对植物本身而言,这些金属并不会造成伤害。

而阿尔巴尼亚这片田地土壤中的镍含量过高,不适合种植粮食作物;但同时又不足以支撑传统矿场开采。根据新创公司Metalplant共同创办人马茨纳(Eric Matzner)的说法,这正是植物采矿的理想条件。该公司在特罗波耶(Tropoje)附近经营一块10公顷的试验农地。

报道提到,齿丝荠属(Odontarrhena)植物会吸收并储存金属,当植物被收割并干燥后,其干重中约有2%是镍。 Metalplant将植物研磨并焚烧,留下灰烬浓缩物,也就是所谓的“生物矿石(bio-ore)”。这些灰烬会经过清洗,并利用硫酸转化为液体,再经过过滤与结晶,制成硫酸镍,这是一种需求极高的原料,广泛用于大型电池,例如电动车电池。

龙莓草可提取稀土金属

无独有偶,另据《Gizmodo》报道,北卡罗莱纳州立大学(NC State)生物化学家多尔蒂(Colleen Doherty)的研究团队,也宣布了一项新的技术,使得从北美洲常见的原生植物“美洲商陆”(Phytolacca americana,又称龙莓草)中提取稀土金属成为可能。

多尔蒂的团队将美洲商陆种植于酸性矿山排水污泥中,这是一种常见且通常富含重金属的废弃物,为了让植物采矿技术最佳化,团队使用萤光光谱技术(fluorescence spectroscopy),比传统方法更温和测量这些植物体内稀土物质的浓度。

而传统测量方法“电感耦合电浆质谱”(inductively coupled plasma mass spectroscopy)需将植物样本烧成灰烬。多尔蒂表示:“新方法非常快速,且不会破坏植物,使我们能重复测试同株植物。”这种非破坏性的持续监测,有助稀土元素浓度达最佳状态时采收植物。

科学家最早在1980年代开始使用超累积植物,来清理受到矿场或冶炼厂污染的土壤。但直到1990年代,科学家才开始思考:如果把植物吸收的这些贵重金属加以利用会怎样?这个概念被称为“植物采矿”(Phytomining)。


据《bioGraphic》报道,截至目前为止,大多数植物采矿都集中在镍上,在已知的721种超累积植物中,有超过500种能够吸收镍。对这些植物而言,这与所有复杂的演化特征一样,为了生存。



最新研究使从北美洲常见的原生植物“美洲商陆”中提取稀土金属成为可能。 (图撷取自Wikipedia)

蛇纹岩土壤富含金属镍

全球各地因地质组成不同,部分土壤富含镍,例如由蛇纹岩(Serpentine)或超基性岩(Ultramafic Rock)构成的土壤,而对大多数植物来说,高浓度的镍具有致命性;但超累积植物已演化出将金属吸收进自身组织的能力,使原本有毒的土壤反而成为生长优势。一些科学家认为,这些植物体内高浓度的镍,甚至有助于抵御病原体与昆虫啃食。

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