盡管名字叫稀土，但稀土元素實際上并不那么稀少。這17種金屬元素在自然界中無處不在，而且在技術(shù)上變得更加普遍，它們特是微芯片等的重要組成部分。對"稀有"的描述主要涉及它們被提取為可用形式的難度。從復(fù)合礦物中提取它們的正常技術(shù)通常是能源密集型的，并產(chǎn)生大量的碳排放，而且很大一部分稀土元素在其他工業(yè)過程的廢物中流失。

為了開發(fā)一種更可持續(xù)的工藝，從化肥生產(chǎn)的副產(chǎn)品磷石膏中提取稀土元素，國外某大學(xué)的研究人員獲得了一項為期四年、價值571658美元的國家科學(xué)基金會資助。每所大學(xué)都被獨立資助以進(jìn)行項目的一個特定方面，但該項目由該大學(xué)的研究人員集中協(xié)調(diào)。

"今天，僅在佛羅里達(dá)州，估計就有20萬噸稀土元素被困在未加工的磷石膏廢料中，"研究人員解釋說，磷石膏被管道輸送到溝渠和池塘中無限期地儲存。"由于與放射性物種有關(guān)的挑戰(zhàn)和分離個別元素的困難，這種稀土元素的來源目前尚未被開發(fā)。這個項目的愿景是發(fā)現(xiàn)新的分離機制、材料和工藝，從化肥工業(yè)的廢液中回收有價值的資源，包括稀土元素、肥料和清潔水，為國內(nèi)稀土元素的可持續(xù)供應(yīng)和可持續(xù)農(nóng)業(yè)部門鋪平道路。"

她還指出，美國的稀土元素供應(yīng)主要依靠國際間進(jìn)口，而COVID-19大流行病已造成供應(yīng)鏈的長時間延誤。由于在國際上獲得和使用稀土元素的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和安全方面的復(fù)雜性，這個問題變得更加復(fù)雜。

磷石膏是在磷酸鹽巖石被加工成肥料時形成的，它含有少量的天然放射性元素，如鈾和釷。由于這種放射性，這種副產(chǎn)品被無限期地儲存起來，而不當(dāng)?shù)膬Υ鏁廴就寥?、水和大氣。為了收獲被困在磷石膏中的稀土元素，研究人員提出了一個多階段的過程，使用能夠精確識別并通過專門的膜分離出稀土元素的工程肽。

"單個稀土元素具有相似的尺寸和相同的形式電荷，因此傳統(tǒng)的膜分離機制是不夠的。這項研究的一個關(guān)鍵技術(shù)目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)支撐肽離子選擇性的機制，并利用這些機制來設(shè)計一類新的高選擇性膜。"

擬議的項目還將補充該大學(xué)的其他研究，包括利用自然發(fā)生的蛋白質(zhì)分子從其他工業(yè)廢物來源中提取分組稀土元素的工作。

"對于我們的項目，假設(shè)是與結(jié)合到稀土元素的肽相關(guān)的水分子會重組，我們可以精確地控制這種重組，以便根據(jù)單個稀土元素更有效率。"他們的團(tuán)隊將通過使用X射線吸收光譜檢查原子水平上的相互作用，以驗證分子在結(jié)合時如何交換原子。"通過建模和實驗，我們將繼續(xù)迭代，以確保我們了解這些分子是如何一起工作的。"