Neue Methode amerikanischer Wissenschaftler ermöglicht Messung seltener Erden in Pflanzen

Trotz ihres Namens sind diese Elemente nicht wirklich selten, sondern in konzentrierten, wirtschaftlich nutzbaren Vorkommen schwer zu finden. Infolgedessen sind viele Länder stark ängig, was Bedenken hinsichtlich der Stabilität der Lieferketten aufwirft.

Methode basierend auf Fluoreszenzspektroskopie Eine vielversprechende Alternative zum traditionellen Bergbau ist das Phytomining, ein Prozess, bei dem Pflanzen Metalle aus dem Boden aufnehmen und in ihren Geweben konzentrieren.

Bestimmte Pflanzenarten können Seltene-Erden-Elemente sogar aus verschmutzten Umgebungen wie Bergbauabfällen oder kontaminierten Böden extrahieren. Eine große Herausforderung war jedoch die Bestimmung, wie viel dieser Metalle die Pflanzen tatsächlich anreichern – ohne die Pflanze während des Tests zu zerstören.

Was die Studie zeigt

Um diese Herausforderung zu bewältigen, entwickelten die Forscher eine Methode, die auf der Fluoreszenzspektroskopie basiert. Bei dieser Technik wird Licht auf Pflanzengewebe gerichtet und analysiert, wie verschiedene Verbindungen dieses Licht absorbieren und wieder emittieren.

„Seltene-Erden-Metalle sind für viele Technologien unerlässlich“, sagt Colleen Doherty, Co-Korrespondentin eines Artikels über die Arbeit. „Diese sind nicht wirklich selten, es ist nur so, dass sie in der Umwelt in ihrer reinen Form selten in hohen Konzentrationen vorkommen.

Derzeit...“ bezieht die meisten der benötigten Seltene-Erden aus internationalen Quellen, weshalb ein großes Interesse an der Identifizierung inländischer Quellen dieser kritischen Materialien besteht.“Die Technik kann angepasst werden, um andere Seltene-Erden zu detektieren.Das Forschungsteam konzentrierte sich auf Dysprosium wegen seiner einzigartigen Eigenschaft: Es emittiert Licht länger als die natürliche Fluoreszenz.

Was die Studie zeigt

Dieser zeitliche Unterschied ermöglicht es Wissenschaftlern, das Signal des Metalls vom eigenen Hintergrundleuchten der Pflanze zu unterscheiden.Zur Verbesserung der Detektion wurden die Pflanzen mit Natriumtungstat behandelt, welches das ärkt.

Ein tiefes ultraviolettes Laserlicht wurde dann verwendet, um Fluoreszenz auszulösen, und das emittierte Licht wurde gemessen, um die Konzentration des Metalls genau zu bestimmen.

Obwohl die Studie auf Dysprosium fokussierte, glauben die Forscher, dass die Technik zur Detektion anderer Seltenerdmetalle wie Terbium, Europium, Erbium und Neodym angepasst werden kann. Die Entwicklung einer zerstörungsfreien Methode zur Messung einen großen Fortschritt bei der nachhaltigen Ressourcengewinnung dar.

Durch die Ermöglichung eines effizienten Phytomining

Durch die Ermöglichung eines effizienten Phytomining könnte diese Innovation die Abhängigkeit vom traditionellen Bergbau und ändischen Lieferketten verringern und gleichzeitig die Umweltrestauration fördern.

Mit fortschreitender Forschung könnte das Pflanzen-Mining eine praktikable und umweltfreundliche Lösung zur Deckung der wachsenden globalen Nachfrage nach Seltene-Erden-Materialien darstellen.

„Einige Pflanzenarten sind in der Lage, Seltene-Erden-Elemente aus verschmutztem Boden aufzunehmen und sie in ihrem Gewebe zu konzentrieren“, sagt Doherty, ein außerordentlicher Professor für Molekular- und Strukturbiochemie an der North Carolina State University.

Um diese ‚Pflanzen-Mining‘-Technik zu maximieren, wollten

„Um diese ‚Pflanzen-Mining‘-Technik zu maximieren, wollten wir einen Weg finden, die Konzentration nachzuweisen und zu messen.

Dies kann nicht nur Aufschluss darüber geben, welche Pflanzen wir für diese Mining-Projekte verwenden möchten, sondern auch, wann der optimale Zeitpunkt für die Ernte dieser Pflanzen ist, um den Ertrag Seltene-Erden-Elementen zu maximieren.“