Wissenschaftler in China haben eine bahnbrechende Entdeckung gemacht: Ein gewöhnlicher Farn, Blechnum orientale, bildet auf natürliche Weise mikroskopisch kleine Kristalle, die wertvolle Seltenerdelemente (REEs) enthalten. Diese Erkenntnis unterstreicht das Potenzial des „Phytomining“ – der Nutzung von Pflanzen zur nachhaltigen Gewinnung dieser wichtigen Mineralien.
Die wachsende Nachfrage nach Seltenen Erden
Seltene Erden – eine Gruppe von 17 Metallen mit einzigartigen Eigenschaften – sind wesentliche Bestandteile moderner Technologien. Von Windkraftanlagen und Batterien für Elektrofahrzeuge bis hin zu Smartphones und medizinischen Bildgebungsgeräten sind diese Materialien unverzichtbar. Der traditionelle REE-Abbau ist jedoch teuer, umweltschädlich und beruht häufig auf aggressiven Chemikalien, die Land und Wasser verschmutzen. Dies hat Forscher dazu veranlasst, nach saubereren Alternativen zu suchen, und Phytomining hat sich als vielversprechende Lösung herausgestellt.
Ein Farn, der Kristalle bildet
Der Farn Blechnum orientale, der in REE-reichen Regionen in Südchina gesammelt wird, ist seit langem als „Hyperakkumulator“ bekannt – das heißt, er kann hohe Konzentrationen an Metallen aus dem Boden absorbieren. Was die Wissenschaftler nicht wussten, war, wie der Farn diese Metalle intern verarbeitete. Neue Forschungsergebnisse, die in Environmental Science & Technology veröffentlicht wurden, zeigen, dass der Farn in seinem Gewebe nanoskalige Monazitkristalle bildet – eine Hauptquelle für REEs in geologischen Ablagerungen.
Diese Kristalle wachsen in komplexen, selbstorganisierenden Mustern, die einem mikroskopisch kleinen „chemischen Garten“ ähneln. Dies ist der erste dokumentierte Fall, dass eine lebende Pflanze eine Kristallstruktur aus seltenen Erden erzeugt. Der Farn konzentriert die REEs in seinen Zellwänden und Interzellularräumen und fungiert so im Wesentlichen als natürliche Raffinerie.
Warum das wichtig ist
Die Entdeckung ist aus mehreren Gründen bedeutsam. Erstens bestätigt es, dass Phytomining nicht nur theoretisch möglich ist, sondern bei bestimmten Pflanzenarten auf natürliche Weise vorkommt. Zweitens ist das Verständnis, wie der Farn diese Kristalle bildet, für die Gestaltung effizienter REE-Extraktionsverfahren von entscheidender Bedeutung. Anstatt uns auf zerstörerische Bergbaubetriebe zu verlassen, könnten wir möglicherweise REEs aus speziell angebauten Pflanzen „ernten“.
Die Forscher betonen, dass es sich hierbei um einen bisher unerkannten Weg für die Bildung kritischer Mineralien in natürlichen Umgebungen handelt. Es gibt Aufschluss darüber, wie REEs sich ansammeln und durch biologische Verwitterung abgesondert werden, und eröffnet neue Möglichkeiten für die direkte Rückgewinnung funktionaler REE-Materialien.
Die Zukunft des Phytominings
Obwohl große REE-„Gärten“ noch nicht Realität sind, stärkt diese Entdeckung die Argumente für Phytomining als praktikable, billigere und weniger zerstörerische Alternative zum konventionellen Bergbau. Weitere Forschungsarbeiten werden sich auf die Optimierung der Pflanzenwachstumsbedingungen, die Maximierung der REE-Aufnahme und die Entwicklung effizienter Extraktionsmethoden konzentrieren.
Da die weltweite Nachfrage nach Seltenerdelementen weiter steigt, werden nachhaltige Lösungen wie Phytomining immer wichtiger. Dieser Farn könnte der Schlüssel zur Erschließung einer grüneren Zukunft für die Gewinnung wichtiger Mineralien sein.
„Unsere Ergebnisse decken einen bisher unerkannten, pflanzenvermittelten Weg für die Bildung kritischer Mineralien auf … Diese Entdeckung wirft nicht nur Licht auf die REE-Anreicherung … sondern eröffnet auch neue Möglichkeiten für die direkte Gewinnung funktioneller REE-Materialien.“
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