极端环境微藻Galdieria sulphuraria对铝土矿中稀土元素的生物吸附回收：挑战与创新

本研究针对稀土元素(REEs)传统开采方法的环境污染问题，创新性地利用极端环境微藻Galdieria sulphuraria的生物吸附能力，在pH 5-6条件下从法国Loupian铝土矿中回收REEs。通过吸附-解吸循环实现5-30%回收率，为开发低环境影响的REEs绿色提取技术提供新思路。

　　

随着清洁能源和高端电子产品的快速发展，稀土元素(REEs)已成为全球战略资源。然而传统开采方法面临环境破坏和供应链单一化的双重困境——中国供应了欧盟100%重稀土(HREEs)，而矿石处理过程中产生的放射性废料和强酸强碱污染更是雪上加霜。在此背景下，意大利那不勒斯费德里科二世大学的研究团队独辟蹊径，选择了一种能在pH 0.5-5、55℃极端环境下存活的红色微藻Galdieria sulphuraria作为生物吸附剂，尝试从法国Languedoc地区低品位铝土矿(REEs含量仅342-991 mg/kg)中绿色回收REEs。这项发表于《Journal of Environmental Chemical Engineering》的研究，为破解"既要保障战略资源供应又要保护生态环境"的难题提供了创新方案。

研究团队采用三大关键技术：1) ICP-MS精确测定铝土矿中REEs本底值；2) 表面络合模型(SCM)解析微藻表面Ln³⁺吸附机制；3) 0.5 M NaCl体系中pH调控的吸附-解吸循环。特别值得注意的是，实验避开了传统酸浸预处理步骤，直接利用微藻对三价镧系离子的特异性结合能力开展工作。

【实验结果】

1. 元素分布特征：铝土矿中轻稀土(LREEs)占比达82.5%，其中铈(Ce)含量最高(192.3 mg/kg)，而重稀土(HREEs)仅占17.5%，印证了"轻稀土更富集"的地球化学规律。
2. 吸附特异性：红外光谱显示不同REEs选择性结合微藻表面官能团——Ce³⁺、Er³⁺、Ho³⁺偏好碳水化合物，而Pr³⁺、Sm³⁺等则与蛋白质结合，这种"分门别类"的吸附特性为后续定向回收奠定基础。
3. 回收效率：在pH 5-6优化条件下，通过生物-化学协同工艺实现5-30%的REEs回收率，虽低于工业级要求，但证实了"不依赖强酸浸出"的技术可行性。

【结论与展望】
这项研究首次证实G. sulphuraria在REEs-Al³⁺-Fe³⁺多重竞争体系中仍能保持选择性吸附能力。尽管铝土矿中REEs含量不足0.1 wt%，微藻却展现出对痕量元素的"精准捕捉"特性。其重要意义在于：1) 为欧盟《关键原材料法案》倡导的"本土化回收"提供技术储备；2) 开创性地将极端环境微生物应用于矿产资源开发；3) 建立的pH调控吸附-解吸循环体系可扩展至其他低品位矿床开发。未来通过基因工程强化微藻吸附能力，或可实现从"实验室可行性验证"到"工业化应用"的跨越。