美國：采用生物酸從磷石膏肥料中提取稀土

現(xiàn)如今，稀土元素已成為地球上最具戰(zhàn)略意義的材料之一。許多高科技產(chǎn)業(yè)，如太陽能、風能、電動汽車、電子產(chǎn)品（智能手機、醫(yī)療設(shè)備）乃至軍事器材對釹和鏑等稀土元素都有著高度依賴性。

稀土元素來源較多，主要包括硬巖開采和沉積物過濾凈化。近些年已有從日本近海海底泥漿和美國喬治亞州高嶺土礦中提取稀土的報道。羅格斯大學(xué)研究人員則開發(fā)出了磷酸鹽巖廢棄物中提取稀土的工藝。

每年全世界可開采2.5億t磷酸鹽礦，主要用于生產(chǎn)磷肥。2017年，美國開采磷酸鹽礦約2 800萬t。通常，稀土元素在磷礦石中的質(zhì)量分數(shù)低于0.1%，這意味著每年隨磷石膏廢棄物產(chǎn)生的稀土元素約為10萬t，相當于全球稀土氧化物的年產(chǎn)量（1.26萬t/a）。

從磷石膏中回收稀土元素極具潛力，其難點在于如何減少回收過程中的環(huán)境污染。通常的方法中，從礦物中提取稀土元素會產(chǎn)生可觀的有毒酸性污染物。羅格斯工程學(xué)院材料科學(xué)與工程系的研究員Paul J.Antonick和Zhichao Hu介紹，通過細菌產(chǎn)生的有機酸可以解決環(huán)境污染的問題。

根據(jù)研究小組公開的報告，利用磷石膏和細菌產(chǎn)生的有機酸以及一種生物酸混合物，可從合成磷石膏中有效提取釔、鈰、釹、釤、銪和鐿等6種稀土元素。愛達荷國家實驗室負責提供生物酸混合物，該混合物主要由葡萄糖酸組成，通過在葡萄糖上培養(yǎng)細菌得到氧化葡萄糖桿菌。報告顯示，在相同的pH（2.1）條件下，生物酸比純葡萄糖酸具有更好的稀土元素提取效果。與無機酸（硫酸和磷酸）相比，在同等酸度條件下無機酸無法提取任何稀土元素，在同等濃度下，只有硫酸的提取效果優(yōu)于生物酸，但是不具備環(huán)保優(yōu)勢。