Ein chinesisch-amerikanisches Team hat nachgewiesen, dass Farne bei Raumtemperatur Monazit bilden können, und damit den Weg für eine funktionale Phytomining-Methode geebnet.
- Eine beispiellose Entdeckung: seltene Mineralien in einer lebenden Pflanze.
- Ein natürlicher Prozess ohne Erhitzen und Druck.
- Verwendung von Hyperakkumulatoren.
- Eine umweltfreundliche Alternative zum traditionellen Bergbau.
- Fortschritte bei der Phytoextraktion von Seltenerdelementen.
- Potenzial für eine saubere und zirkuläre Mineralgewinnung.
China ist es gelungen, Seltenerdmineralien direkt aus einer lebenden Pflanze zu extrahieren
Ein Team von Wissenschaftlern unter chinesischer Leitung hat erstmals die natürliche Bildung eines Minerals mit Seltenerdelementen (REE) in einer lebenden Pflanze dokumentiert. Diese Entdeckung, die in der Zeitschrift Environmental Science & Technology veröffentlicht wurde, hat tiefgreifende Auswirkungen auf den nachhaltigen Bergbau und die Entwicklung neuer umweltfreundlicher Abbaustrategien.
Eine bahnbrechende Entdeckung mit globalen Auswirkungen
Bei dem entdeckten Mineral handelt es sich um Monazit, eine strategische Quelle für REE wie Cerium, Lanthan und Neodym, die für die Herstellung von Windturbinen, Permanentmagneten, Elektroautos und Lasertechnik benötigt werden. Die große Überraschung besteht darin, dass dieses Mineral im Nanometerbereich innerhalb des Gewebes des Farns Blechnum orientale kristallisiert ist, ohne dass extreme Druck- oder Temperaturbedingungen erforderlich sind.
Bislang ging man davon aus, dass diese Mineralien nur durch intensive geologische Prozesse entstehen können. Diese Studie zeigt jedoch, dass die Natur – genauer gesagt, bestimmte Pflanzen – dieselbe Aufgabe bei Raumtemperatur und auf Bodenhöhe übernehmen können. Es handelt sich um einen spontanen und geordneten biologischen Prozess, den die Forscher mit einem „chemischen Garten” vergleichen.
Die Schlüsselrolle von Hyperakkumulatoren
Der untersuchte Farn ist nicht einfach nur eine Pflanze. Er gehört zur Gruppe der Hyperakkumulatoren, die Metalle aus dem Boden in Konzentrationen aufnehmen können, die tausendmal höher sind als normal. Im Fall von B. orientale beobachteten die Wissenschaftler, dass sich Seltenerdelemente hauptsächlich in den Blättern ansammelten, wo sie dann in Form von Monazit kristallisierten.
Dieser Mechanismus dient der Pflanze als Schutz- und Entgiftungssystem und verhindert, dass nicht-nährstoffhaltige Metalle in ihre Zellen gelangen. Die Mineralisierung findet in extrazellulären Geweben statt, wodurch diese Mineralien ohne Beeinträchtigung des Stoffwechsels der Pflanze gewonnen werden können.
Phytoextraktion: grüne Rohstoffgewinnung mit echtem Potenzial
Diese Studie deckt nicht nur ein ungewöhnliches biologisches Phänomen auf. Sie bestätigt auch das Potenzial des Phytomining, einer neuen Technologie, bei der Pflanzen auf metallreichen Böden angebaut und anschließend geerntet werden, um wertvolle Elemente direkt aus der Biomasse zu extrahieren.
Im Gegensatz zum traditionellen Bergbau, der Ökosysteme zerstört, Schadstoffe freisetzt und giftige Abfälle erzeugt, bietet Phytomining eine alternative Methode der Regeneration mit geringen Auswirkungen auf die Umwelt. Sie kann auf kontaminierten Böden, brachliegenden Farmen oder in Gebieten eingesetzt werden, in denen der traditionelle Bergbau aus geopolitischen oder ökologischen Gründen nicht möglich ist.
Es gibt bereits Pilotprojekte in Ländern wie Australien, Malaysia und den Philippinen, wo die Gewinnung von Nickel und Kobalt mit Hilfe solcher Kulturen getestet wird. Nun, da es konkrete Beweise dafür gibt, dass Seltenerdelemente auch in Pflanzen mineralisiert werden können, eröffnet sich eine neue Möglichkeit, wichtige Ressourcen zu gewinnen, ohne einen einzigen Kubikmeter Erde abzutragen.
Saubere Technologie für schmutzige Ressourcen
Der Markt für Seltenerdelemente war in der Vergangenheit mit schwerwiegenden ökologischen Folgen verbunden. Die Technologien zur Gewinnung und Verarbeitung führen zur Bildung von sauren und radioaktiven Abfällen. Darüber hinaus hängen mehr als 60 % der weltweiten Produktion von China ab, was Risiken einer geopolitischen Konzentration mit sich bringt.
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Diese Entdeckung ermöglicht es, sich ein diversifizierteres, dezentralisiertes und mit der Wiederherstellung der Umwelt vereinbares Produktionsmodell vorzustellen. Dank der Möglichkeit, Metalle direkt aus Pflanzen zu gewinnen, können Emissionen, Wasserverbrauch und Bodendegradation reduziert und gleichzeitig degradierte Gebiete mit Hilfe von Nutzpflanzen wiederhergestellt werden.
Potenzial
Dieser Durchbruch ist nicht nur botanischer oder chemischer Natur. Er stellt einen realistischen Weg zu einem anderen Industriemodell dar:
- Gewinnung von Seltenerdelementen aus Abfällen der Bergbauindustrie oder kontaminierten Böden mit Hilfe ausgewählter Pflanzenarten.
- Integration der Phytomining in Strategien zur Umweltsanierung, wodurch die Pflanzen doppelt genutzt werden können: zur Reinigung und zur Gewinnung.
- Verringerung des ökologischen Fußabdrucks von Sektoren, die von Seltenerdmetallen abhängig sind, wie erneuerbare Energien, Elektronik oder Verteidigung.
- Entwicklung ländlicher Gebiete mit Mehrwert durch die Umwandlung von Randflächen in produktive Felder für die Bioextraktion.
Es geht nicht darum, den gesamten traditionellen Bergbau von heute auf morgen zu ersetzen. Es geht vielmehr darum, Instrumente hinzuzufügen, die ihn gerechter, sauberer und zirkulärer machen. Denn wenn eine Pflanze seltene Erden produzieren kann, ohne die Umwelt zu verschmutzen, dann muss auch die menschliche Technologie auf dem neuesten Stand sein.
