Науковці навчилися видобувати рідкісноземельні метали з водоростей

Американські дослідники виявили новий спосіб видобутку дорогоцінних рідкісноземельних металів.

Зазначається, що науковці зосередились на водоростях, що містять елементи рідкісноземельних металів у листоподібних тканинах. За результатами численних зусиль дослідницька група з Тихоокеанської північно-західної національної лабораторії США змогла вилучити критично важливі мінерали з біомаси морських водоростей. 

Зокрема, науковці вирощують кілька типів морських водоростей на території кампуса Секим і досліджують різні методи вилучення мінералів з них. Рідкісноземельні елементи, зокрема, неодим, залишаються одними з ключових елементів в електронних пристроях, транспортних засобах, будівлях. Їх традиційно видобувають з гірських пород. 

За словами дослідника рослин з лабораторії Секим Скотта Едмундсона, морські водорості — чудові збирачі мінералів. І хоча дослідники досі не знають точних причин, чому воно так, вони виявили, що водорості, розкидані вздовж берегової лінії, можуть містити різні важливі мінерали. У деяких випадках концентрація цих мінералів у водоростях більш ніж у мільйон разів перевищувала аналогічний показник у морській воді. 

Дослідники вивчали різні типи водоростей, щоб визначити, які мінерали вони можуть містити і у якій кількості. Їм вдалось з’ясувати, що вид шкірястих бурих водоростей під назвою фукус особливо добре концентрує нікель у своїх тканинах.

У той же час зелена листова водорость ульва, більш відома як морський салат, краще за все концентрує одразу кілька видів цінних мінералів. Після випробування кількох методів команда дослідників визначилась із процесом, який початково продемонстрував дуже непогані результати. Виростивши достатню кількість водоростей, науковці подрібнили їх до стану однорідної маси, а потім змішали з кислою рідиною, здатною розщіпити необхідний мінерал.

Кислотні рідини, відомі як «вилуговувачі», використовуються під час стандартного видобутку руди для вилучення мінералів з гірських пород. При змішуванні пасти з морських водоростей з вилуговувачем pH суміші знижується (або стає більш кислим), що призводить до відриву цільового мінералу від водоростей. Суміш також піддається дії високих температур, що може сприяти руйнуванню хімічних зв’язків.

Як зазначає Майкл Хуземанн, першочерговим завданням дослідницької групи є вилучення не менше 50% критично важливих мінералів з біомаси морських водоростей. Однак виявилось, що це дуже непросте завдання. Дослідники експериментували з різними вилуговувачами та температурами, а також обробляли суміш кілька разів, щоб витягти якомога більше критично важливих мінералів.

Дослідники встановили, що вдосконалення методу видобутку — це лише початок. Щоб такий видобуток отримав рентабельність, науковці проводять аналіз економічних витрат та вигод. До цього науковці висушували водорості шляхом нагріву. Однак пізніше вони відмовились від цього у рамках економії енергїі.

Вилуговувачі – ще одне джерело витрат, тому дослідники вивчають можливість використання відпрацьованих кислот, що утворюються в інших процесах, наприклад, при підвищенні лужності океану для отримання мінералів. Група вчених виявила, що морські водорості ростуть швидко і не потребують прісної води, а після вилучення мінералів біомасу, що залишилася, можна використовувати повторно, наприклад, як сировину для біопалива або для виробництва біопродуктів, таких як пластмаси, будівельні матеріали або навіть клеї.

Джерело: Interesting Engineering