Как растение может стать живой фабрикой минералов?
Редкоземельные элементы – это группа из 17 металлов, которые являются незаменимыми для производства высокотехнологичной продукции, от смартфонов и медицинских сканеров до ветровых турбин и аккумуляторов для электромобилей. Несмотря на свое название, они не столько редкие, сколько рассредоточены в земной коре, что делает их добычу очень дорогой и вредной для окружающей среды. Традиционные методы требуют масштабных горнодобывающих работ с применением агрессивных химикатов, которые наносят значительный вред природе. Именно поэтому ученые ищут более устойчивые и "зеленые" альтернативы, пишет 24 Канал со ссылкой на Phys.org.
Смотрите также Ученым удалось ускорить фотосинтез: как это повлияет на пищу и борьбу с изменениями климата
Недавно команда исследователей из Китая обратила внимание на папоротник вида Blechnum orientale, распространенный в регионах, богатых редкоземельными элементами. Ранее уже было известно, что это растение является "гиперакумулятором", то есть способно поглощать и накапливать металлы из почвы и воды в высоких концентрациях. Но никто не знал, в какой химической форме эти элементы существуют внутри папоротника, а это ключевая информация для разработки эффективного процесса их извлечения.
С помощью современных технологий визуализации и химического анализа ученые обнаружили нечто беспрецедентное. Оказалось, что папоротник самостоятельно формирует в своих тканях наноразмерные кристаллы минерала монацита, который является одним из основных источников редкоземельных элементов в геологических рудах.
Эти кристаллы образовывались преимущественно в клеточных стенках и межклеточном пространстве. Исследователи описали этот процесс как создание микроскопического "химического сада" через сложную самоорганизованную структуру кристаллов, напоминающую веточки. Это первый в истории случай, когда ученые зафиксировали, как живое растение создает кристалл редкоземельного элемента.
Эти изображения показывают накопление металлов в тканях папоротника / Фото Люцин Хэ
Что дальше?
Хотя мы вряд ли начнем "выращивать" редкоземельные элементы на огородах в ближайшее время, это открытие является весомым доказательством того, что так называемый "фитомайнинг" – добыча полезных ископаемых с помощью растений – является вполне реальным.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Environmental Science & Technology, отметили, что их результаты раскрывают ранее неизвестный путь формирования минералов с участием растений. Эта находка не только проливает свет на процессы обогащения и накопления редкоземельных элементов в природе, но и открывает перспективы для прямого извлечения функциональных материалов из растений, что может стать более дешевым и менее разрушительным методом добычи.