Các nhà khoa học Trung Quốc mới đây vừa ghi nhận một khám phá bất ngờ khi loài dương xỉ Blechnum orientale có khả năng hình thành tinh thể chứa nguyên tố đất hiếm ngay trong mô thực vật của mình.

Với tổng cộng 17 nguyên tố đất hiếm được tìm thấy, các kim loại này hiện diện trong hàng loạt công nghệ chủ chốt như tua-bin gió, thiết bị điện tử, cáp viễn thông và dụng cụ y tế.

Theo nhóm nghiên cứu, dù được gọi là “đất hiếm” nhưng các nguyên tố này trên thực tế không quá khan hiếm trong vỏ Trái đất. Tuy nhiên, quá trình khai thác và tinh chế chúng lại phức tạp, tốn kém và gây nhiều tác động môi trường.

Trong bối cảnh đó, phương pháp “khai khoáng thực vật” (phytomining) đang được chú ý. Đây là kỹ thuật sử dụng những loài cây siêu tích tụ kim loại để hút, lưu trữ và cho phép thu hồi khoáng chất từ đất theo cách thân thiện hơn với môi trường.

“Các nguyên tố đất hiếm đóng vai trò thiết yếu trong năng lượng sạch và công nghệ cao, nhưng nguồn cung đang gặp thách thức về môi trường và địa chính trị”, nhà địa chất học Liuqing He thuộc Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc nhận định. “Khai khoáng thực vật là một chiến lược xanh đầy hứa hẹn, nhưng vẫn còn được nghiên cứu rất hạn chế”, bà cho biết.

Loài dương xỉ B. orientale vốn được biết đến là một loài thực vật siêu tích tụ kim loại. Song ở nghiên cứu mới, các nhà khoa học phát hiện loài cây này không chỉ hấp thụ mà còn tự hình thành tinh thể monazit, một khoáng vật giàu đất hiếm, ngay trong mô thực vật của chúng.

Dưới kính hiển vi và qua phân tích hóa học, tinh thể này hiện lên như một “khu vườn hóa học” với sự sắp xếp tự nhiên của các nguyên tố neodymium, lanthanum và cerium. Đây là lần đầu tiên hiện tượng khoáng hóa REE được ghi nhận trực tiếp ở thực vật.

Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy tinh thể monazit hình thành trong cây dương xỉ.

Theo nhóm nghiên cứu, phát hiện này chứng minh thực vật có thể tạo ra khoáng chất đất hiếm trong điều kiện bình thường, không cần đến mức nhiệt và áp suất khắc nghiệt như quá trình hình thành khoáng vật trong lòng đất. Điều này mở ra khả năng mới cho việc thu hồi REE bằng phương pháp sinh học.

Một số dấu hiệu tương tự đã được quan sát ở loài dương xỉ Dicranopteris linearis, nhưng chưa có bằng chứng rõ ràng. Các nhà khoa học cho rằng cần thêm nhiều nghiên cứu để xác định mức độ phổ biến của cơ chế khoáng hóa này trong tự nhiên.

Hiện nay, mục tiêu của các nhà nghiên cứu là phát triển kỹ thuật chiết xuất monazit từ thực vật và tách chúng thành các nguyên tố đất hiếm riêng biệt với mức thất thoát thấp nhất. Dù còn nhiều thách thức, tiềm năng của phương pháp này được đánh giá là rất lớn, đặc biệt trong bối cảnh nhu cầu vật liệu cho năng lượng xanh ngày càng tăng.

“Phát hiện này không chỉ làm rõ cách thực vật làm giàu và cô lập đất hiếm trong môi trường tự nhiên, mà còn mở ra khả năng thu hồi trực tiếp các vật liệu chức năng”, nhóm nghiên cứu cho biết. “Công trình chứng minh tính khả thi của khai khoáng thực vật và giới thiệu một hướng tiếp cận mới, bền vững cho nguồn tài nguyên đất hiếm”.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí khoa học Environmental Science & Technology.