Ученые нашли редкоземельные элементы в растениях
Это открытие может стать основой для принципиально нового, экологичного метода добычи стратегически важных ресурсов.
Группа исследователей из Китайской академии наук сообщила о первом в мире случае обнаружения редкоземельной минерализации в растении. Речь идёт о папоротнике Blechnum orientale, который не просто поглощает рассеянные в почве элементы, но и преобразует их в минерал монацит непосредственно в своих тканях.
Редкоземельные элементы играют критически важную роль в современных технологиях. Как пояснил Чжу Цзяньси, исследователь из Гуанчжоуского института геохимии,
«Редкоземельные элементы, которые называют «витаминами промышленности», являются незаменимыми стратегическими ресурсами в таких областях, как искусственный интеллект, новая энергетика и оборона, а также входят в число ключевых сырьевых материалов с относительно высокими рисками в глобальной цепочке поставок».
В ходе исследования учёные обнаружили, что в тканях папоротника происходит уникальный процесс.
«В Blechnum orientale, растении-гипераккумуляторе, мы не только обнаружили большое количество обогащённых редкоземельных элементов, но и впервые наблюдали, как эти элементы «самоорганизуются» между клетками тканей растения, формируя минерал под названием монацит-(La)», — сообщил Чжу Цзяньси.
Это открытие, впервые зафиксировавшее биоминерализацию редкоземельных элементов в растениях, было опубликовано в международном научном журнале Environmental Science & Technology.
Традиционное получение редкоземельных металлов связано с серьёзными экологическими проблемами. Как отметил учёный,
«Традиционная добыча редкоземельных элементов часто сопровождается серьёзным ущербом для окружающей среды и экологии».
Новый подход, основанный на способности растений, предлагает альтернативу.
«Выращивая растения-гипераккумуляторы, включая Blechnum orientale, можно извлекать высокоценные редкоземельные элементы из растений, одновременно восстанавливая загрязнённую почву и экологию редкоземельных отвалов, реализуя таким образом зелёную циклическую модель «восстановление плюс переработка»», — пояснил Чжу Цзяньси.
Процесс минерализации в растении является защитным механизмом. Согласно исследованию, в сосудистых пучках и эпидермальных тканях листьев редкоземельные элементы, поглощённые из почвы, осаждаются в виде наночастиц и кристаллизуются в фосфатные минералы.
«Этот процесс на самом деле является механизмом самозащиты растения, аналогичным «упаковке и герметизации» токсичных веществ в его теле. Он прочно запирает ионы редкоземельных элементов, которые могут повредить клетки, в минеральную структуру, достигая пассивации и естественной детоксикации», — сказал исследователь.
Ключевым преимуществом «биомонацита», образующегося в папоротнике, является его чистота. В отличие от природного минерала, который часто содержит радиоактивные уран и торий, минерал, сформированный растением в условиях нормальной температуры и давления, чист и нерадиоактивен.
Это открытие меняет представления о минералообразующей способности растений. Ранее было известно, что минералы могут формироваться в организмах микроорганизмов и животных.
«Открытие редкоземельной минерализации в Blechnum orientale не только обновляет понимание человеком механизма минерализации растений, но и открывает новое окно для исследований почти тысячи известных растений-гипераккумуляторов», — заключил Чжу Цзяньси.