استخراج کلپ چیست؟

نسخه اصلی مقاله

جلبک های دریایی همه کاره هستند. این زیستگاه برای زندگی دریایی فراهم می کند، از خطوط ساحلی محافظت می کند و دی اکسید کربن را جذب می کند. اما در ایالات متحده، دانشمندان در تلاشند تا ببینند آیا جلبک دریایی یک ترفند با ارزش دیگر در آستین ضرب المثل خود دارد یا خیر: عمل به عنوان منبع نمکی و لزج مواد معدنی ارزشمند.

در وزارت انرژی ایالات متحده، آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته-انرژی (ARPA-E)، یک شاخه علمی است که به مقابله با پروژه های چالش برانگیز و پرخطر فناوری انرژی اختصاص دارد. ARPA-E نوسان بزرگی دارد و به دنبال پاداش های بزرگ است. تا کنون، آژانس به سه شرکت سرمایه گذاری 5 میلیون دلاری اهدا کرده است که آیا جلبک دریایی می تواند به عنوان منبع عملی مواد حیاتی مانند پلاتین و رودیوم و همچنین عناصر خاکی کمیاب از جمله نئودیمیم، لانتانیم، ایتریم و دیسپروزیم باشد.

این عناصر ارزشمند، که می توانند توسط جلبک دریایی جذب و متمرکز شوند، برای گذار به انرژی سبز – و به طور گسترده تر به فناوری ضروری هستند. جلبک ها می توانند جایگزینی برای معادن معمولی و سایر چشم اندازها، مانند استخراج در اعماق دریا باشند.

شری اومانزور، کارشناس جلبک در دانشگاه آلاسکا فیربنکس و محقق ارشد یکی از پروژه‌های با بودجه ARPA-E می‌گوید: «کل فرآیند پیچیدگی زیادی دارد، و به همین دلیل است که در دسته «بسیار اکتشافی» قرار می‌گیرد. . «احتمال موفقیت کم است. اما اگر موفق شویم، پیامدهای آن بسیار زیاد است.

Umanzor می گوید که دو اصل کلیدی زیربنای این تحقیق است. اول، جلبک دریایی به سرعت رشد می کند و برای این کار مواد معدنی را از آب می مکد. دوم، دیواره سلولی جلبک دریایی از پلی ساکاریدهای سولفاته ساخته شده است – ترکیباتی که از زنجیره های بلند مولکول های قند ساخته شده اند. پلی ساکاریدهای سولفاته دارای بار منفی هستند، به این معنی که مواد معدنی با بار مثبت شناور در اطراف را جذب می کنند. اومانزور می گوید: «این یک شیمی محض است. “مثبت با منفی و سپس فقط جمع می شود.”

چند سال پیش، اسکات ادموندسون از آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام (PNNL) وزارت انرژی ایالات متحده در ایالت واشنگتن شروع به تحقیق در مورد اینکه آیا جلبک دریایی می تواند مواد معدنی ارزشمند را ذخیره کند یا خیر. او برخورد می کرد کاغذ توصیف اینکه چگونه عناصر کمیاب خاکی در جلبک ها در مناطق آلوده در امتداد سواحل اقیانوس اطلس مراکش تجمع می کنند و بالقوه تحت تاثیر قرار می گیرد.

ادموندسون می‌گوید خواندن در مورد تمایل طبیعی جلبک‌های دریایی به الک کردن مواد معدنی از آب دریا، جرقه‌ای برانگیخت تا یک “ایده حیرت انگیز” را برای آزمایش اینکه این فرآیند تا چه حد می‌تواند پیش برود، ایجاد کرد. بنابراین او و سایر دانشمندان PNNL آزمایشی انجام دادند تا ببینند آیا می توانند عمدا جلبک دریایی را برای جذب مواد معدنی پرورش دهند. این پروژه که بودجه آن نیز توسط ARPA-E تامین شده بود، سال گذشته به پایان رسید، اگرچه آنها همچنان به بررسی این موضوع ادامه می دهند. تا حالا، کار تیمی مستلزم آن است جلبک دریایی را می توان برای تولید یک جزء غنی از کربن مورد استفاده در تولید بتن یا سوخت های زیستی و یک جزء معدنی دوم حاوی عناصری مانند فسفر پردازش کرد.

وجود دارد زیاد ادموندسون می گوید از مجهولات. به نظر می رسد جلبک های دریایی مختلف مکانیسم های متفاوتی برای استخراج مواد معدنی از آب دریا و روش های منحصر به فرد ترکیب یا تمرکز آنها در بافت های خود دارند. او می‌افزاید: «لایه‌ای بر لایه‌ای از نوسانات وجود دارد که در حال حاضر نامشخص است».

زیربنای تمام این تحقیقات، سؤالات مهم بی‌پاسخی وجود دارد، از جمله اینکه چرا جلبک دریایی اصلاً این مواد معدنی را جذب می‌کند، آیا می‌توانند این مواد را در غلظت‌های بالا انجام دهند که مفید باشند، و آیا می‌توان عناصر را به روشی اقتصادی استخراج کرد.

Umanzor می‌گوید، کلید کارکرد همه اینها، کشف چگونگی استخراج فلزات و عناصر کمیاب از جلبک‌ها بدون از بین بردن آنها است. برای اینکه برداشت جلبک منطقی به نظر برسد، این فرآیند باید جلبک ها را در شرایط مناسبی قرار دهد تا برای کاربردهای دیگر از جمله موارد استفاده شود. سوختغذا یا جزء در تولید پلاستیک های زیستی.

یکی دیگر از قطعات مهم این پازل، یافتن مکان مناسب برای رشد جلبک است. علیرغم نام آنها، عناصر خاکی کمیاب چندان نادر نیستند. این مواد معدنی و سایر مواد معدنی مهم به مقدار کم در اقیانوس وجود دارند. با این حال، مناطقی وجود دارد که احتمالاً در غلظت‌های بالاتری وجود دارند – مانند پایین دست ذخایر بزرگ روی زمین. به همین دلیل است که Umanzor و همکارانش در حال بررسی این موضوع هستند که آیا عناصر کمیاب از کوه بوکان در جنوب شرقی آلاسکا شسته می‌شوند و به اقیانوس ختم می‌شوند و اینکه آیا رشد جلبک دریایی در خلیج مجاور می‌تواند مانع نشت آن شود. کوه بوکان برای استخراج معمولی در نظر گرفته شده است، اما در صورت کارآمدی، استخراج جلبک می تواند جایگزین پایدارتری باشد.

Susete Pinteius، زیست شناس دریایی در موسسه پلی تکنیک لیریا در پرتغال، یکی از نویسندگان این مقاله است. سند مروری برای سال 2022 در مورد نقش جلبک دریایی در گذار به انرژی سبز او می گوید که استخراج جلبکی به تنهایی – اگر کار کند – نمی تواند استخراج مرسوم این فلزات را به طور کامل حذف کند زیرا تقاضا بسیار زیاد است. “[Seaweeds] آنها می توانند کمک کنند، اما آنها به تنهایی مشکل را حل نمی کنند.

اگرچه برداشت جلبک دریایی نمی تواند به طور کامل جایگزین استخراج معادن شود، اما اومانزور می گوید که استخراج مواد معدنی به طور طبیعی از زمین – همانطور که در کوه بوکان اتفاق می افتد – راهی برای استخراج مواد معدنی ارائه می دهد.

Umanzor هرگز تصور نمی کرد که جلبک دریایی فروتن می تواند به کشتی برای گرفتن مواد با ارزش تبدیل شود. اما در این نقش می تواند از آینده ای پایدارتر حمایت کند.

او می گوید: «فلزات باید از جایی بیایند و استخراج آنها بسیار مخرب است. ارزش آن را دارد که گزینه‌های دیگری را که بیشتر با ایده‌های ما درباره دنیای سبزتر یا آبی‌تر مطابقت دارند بررسی کنیم.