พบ ‘แร่แรร์เอิร์ธ’ ใน ‘กูดดอย’ หาทางสกัดแร่จากพืช ลดพึ่งพาเหมืองอันตราย

ทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวจีนค้นพบปรากฏการณ์การตกผลึกของ “แร่แรร์เอิร์ธ” ใน “เฟิร์น” เป็นครั้งแรก ซึ่งการค้นพบนี้อาจช่วยให้สามารถสกัดแร่หายาก (REEs) จากพืชได้อย่างเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและยั่งยืนยิ่งขึ้น

“แร่แรร์เอิร์ธถูกยกย่องว่าเป็นวิตามินของอุตสาหกรรม เป็นทรัพยากรเชิงกลยุทธ์หลักที่ขาดไม่ได้ในสาขาเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น ปัญญาประดิษฐ์ การเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานใหม่ การป้องกันประเทศ และยังเป็นหนึ่งในวัตถุดิบหลักที่มีความเสี่ยงค่อนข้างสูงในซัพพลายเชนโลก” จู เจียนซี นักวิจัยจากสถาบันธรณีเคมีกวางโจว ภายใต้สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติจีน กล่าว

การศึกษานี้ เป็นความร่วมมือระหว่างสถาบันธรณีเคมีกวางโจว (ภายใต้สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติจีน) และมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียเทคในสหรัฐ โดยทีมงานได้เก็บตัวอย่างพืชและดินจากแหล่งสะสมแร่แรร์เอิร์ธในกวางโจว ประเทศจีน

ผลการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่า แร่แรร์เอิร์ธมีความเข้มข้นสูงสุดใน “กูดดอย” เฟิร์นชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นพืชที่สะสมโลหะหนักในปริมาณสูง (hyperaccumulator) และสังเกตเห็นการตกผลึกของธาตุเหล่านี้ภายในเนื้อเยื่อนอกเซลล์ภายใต้สภาวะแวดล้อม ก่อตัวเป็นโมโนไซต์ระดับนาโนแบบเดนไดรต์ผ่านกระบวนการสร้างแร่ธาตุควบคู่ไปกับการจัดเรียงตัวของธาตุ

กูดดอย (Blechnum orientale L.) เป็นเฟิร์นที่มีใบเขียวชอุ่มตลอดปี และเป็นพืชสะสมโลหะหนักในปริมาณสูง เฟิร์นชนิดนี้ทำหน้าที่เสมือน “เครื่องดูดฝุ่นธาตุหายากในดิน” ดูดซับและรวมธาตุหายากที่กระจัดกระจายอยู่ในสิ่งแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยสามารถทำให้โลหะหนักหรือธาตุกึ่งโลหะในเนื้อเยื่อมีความเข้มข้นสูงกว่าดินโดยรอบหลายร้อยถึงหลายพันเท่า

การวิเคราะห์ของทีมวิจัยแสดงให้เห็นว่าใบย่อย ระบบราก และก้านใบมีแร่ธาตุหายากปนอยู่ แร่ธาตุเหล่านี้จะตกผลึกภายในเนื้อเยื่อนอกเซลล์ภายใต้สภาวะแวดล้อมสำหรับพืช เพื่อป้องกันไม่ให้ธาตุที่ไม่ใช่สารอาหารเข้าสู่เซลล์และเพื่อกำจัดสารพิษ

นี่เป็นการค้นพบปรากฏการณ์การสร้างแร่ธาตุทางชีวภาพครั้งแรกของธาตุหายากในพืชธรรมชาติ ทีมวิจัยกล่าวกับ Global Times โดยระบุว่าแร่ธาตุเหล่านี้มักเกิดขึ้นจากกระบวนการทางธรณีวิทยา เช่น กิจกรรมของแมกมาติกหรือไฮโดรเทอร์มอล ซึ่งต้องการอุณหภูมิที่สูงขึ้น

ด้วยศักภาพสูงนี้จึงทำให้ นักวิจัยเห็นว่าควรนำพืชชนิดนี้มาต่อยอดในการทำ “ไฟโตไมนิง” (Phytomining) ซึ่งเป็นการสกัดโลหะมีค่าออกจากดินโดยใช้พืช โดยพืชจะดูดซึมโลหะเข้าสู่ส่วนต่าง ๆ ของลำต้นและใบ เมื่อเก็บเกี่ยวแล้วจะนำไปเผาเป็นเถ้าและสกัดโลหะออกมา 

แม้ว่า โมนาไซต์เป็นแร่ฟอสเฟตที่อุดมไปด้วยธาตุหายาก ได้แก่ ซีเรียม แลนทานัม และนีโอดิเมียม มักจะก่อตัวขึ้นภายใต้ความดันสูงและอุณหภูมิสูงหลายร้อยองศาเซลเซียส แต่พืชกลับสามารถดูดซึมและเปลี่ยนเป็นแร่ธาตุได้ภายใต้สภาวะแวดล้อมบนพื้นผิวโลก

โมนาไซต์มีจุดหลอมเหลวสูง มีค่าการแผ่รังสีแสงที่ดีเยี่ยม และทนทานต่อการกัดกร่อนจากแก้วหลอมเหลวและความเสียหายจากรังสีได้อย่างดีเยี่ยม ด้วยเหตุนี้จึงทำให้โมนาไซต์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานต่าง ๆ เช่น สารเคลือบและแผ่นกั้นการแพร่กระจาย สารเรืองแสง เลเซอร์และตัวปล่อยแสง ตัวนำไอออนิก และเมทริกซ์สำหรับการจัดการกากกัมมันตรังสี

ดังนั้นโมนาไซต์เป็นแร่หายากที่มีความสำคัญทางอุตสาหกรรม แต่โมนาไซต์ตามธรรมชาติมักมีกับธาตุยูเรเนียมและทอเรียมกัมมันตรังสี ทำให้การขุดและนำมาประยุกต์ใช้เป็นเรื่องที่ทำได้ยาก

ไม่เหมือนกับโมนาไซต์ที่มาจากต้นกูดดอย ซึ่งเกิดขึ้นภายใต้อุณหภูมิและความดันปรกติในระหว่างการเจริญเติบโตตามธรรมชาติและไม่มีกัมมันตภาพรังสี แสดงให้เห็นถึงศักยภาพอันยิ่งใหญ่สำหรับการสกัดธาตุหายากอย่างมีประสิทธิภาพ

นักวิจัยกล่าวว่าการก่อตัวของโมนาไซต์เกิดขึ้นผ่านกระบวนการที่คล้ายกับ “Chemical garden” ซึ่งมีลักษณะโครงสร้างคล้ายพืช โดยเกิดขึ้นเมื่อเมล็ดเกลือโลหะถูกหย่อนลงในสารละลายน้ำที่มีไอออนลบ เช่น ซิลิเกตหรือฟอสเฟต นอกจากนี้ ยังเป็นตัวอย่างทางเคมีของกระบวนการไม่สมดุลที่จัดระเบียบตัวเอง ซึ่งก่อให้เกิดโครงสร้างที่ซับซ้อน 

นักวิจัยระบุว่า “ปรากฏการณ์นี้เป็นปรากฏการณ์ที่เพิ่งได้รับการยอมรับของ Chemical garden ซึ่งเกิดจากความเข้มข้นสูงของเกลือโลหะในท้องถิ่น (ธาตุหายากและฟอสเฟต) ในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำ”

การศึกษานี้นำเสนอแนวทางใหม่สำหรับการใช้ทรัพยากรหายากอย่างยั่งยืน การปลูกพืชสะสมธาตุหายากจะช่วยให้สามารถดึงเอาแร่ธาตุหายากมูลค่าสูงออกจากพืชได้ พร้อมกับฟื้นฟูดินที่ปนเปื้อนและฟื้นฟูระบบนิเวศของหางแร่หายาก จึงทำให้เกิดแบบจำลองวงจรสีเขียวของ “การฟื้นฟูและการรีไซเคิลในเวลาเดียวกัน”

แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ

Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Blockdit :  https://www.blockdit.com/naichangmashare
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare
Youtube: https://www.youtube.com/@naichangmashare
TikTok :  https://www.tiktok.com/@naichangmashare

นายช่างมาแชร์