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海藻用途广泛；它为海洋生物提供栖息地，保护海岸线，并吸收二氧化碳。但在美国，科学家们正着手研究海藻是否还有一项特别有价值的隐藏绝技：作为一种咸咸的、滑溜溜的珍贵矿产来源。
美国能源部下属的先进能源研究计划署（ARPA-E）是一个致力于解决能源技术领域具有挑战性、高风险项目的科学部门。ARPA-E 会大胆尝试并寻求丰厚的回报。到目前为止，该机构已向三个研究海藻能否作为铂和铑等关键材料以及钕、镧、钇和镝等稀土元素实用来源的项目投资了 500 万美元。
这些有价值的元素，可以被海藻捕获和浓缩，对于绿色能源转型以及更广泛的技术至关重要。海藻可能成为传统采矿和其他前景（如深海采矿）的替代方案。
阿拉斯加大学费尔班克斯分校的海藻专家、ARPA-E 资助项目的主要研究员 Schery Umanzor 表示：“整个过程存在很多复杂性，这就是为什么它属于‘非常探索性’的范畴。“成功几率很低。但如果我们成功了，那意义将是巨大的。”
Umanzor 表示，这项研究基于两个关键原理。第一，海藻生长迅速，并在此过程中从水中吸收矿物质。第二，海藻的细胞壁由硫酸化多糖构成——这是由长链糖分子组成的化合物。硫酸化多糖带负电荷，这意味着它们会吸引附近漂浮的带正电荷的矿物质。“这是纯化学，”Umanzor 说。“正负相吸，然后就收集起来了。”
几年前，美国能源部太平洋西北国家实验室（PNNL）的 Scott Edmundson 开始研究海藻是否能够储存有价值的矿物质。他偶然读到一篇论文，描述了摩洛哥大西洋沿岸污染地区的海藻中稀土元素的积累情况，并被其潜力所打动。
Edmundson 表示，读到海藻从海水中筛分矿物质的天然倾向，激发了他“异想天开”的想法，想测试该过程能走多远。因此，他和 PNNL 的其他科学家进行了一项实验，看看他们是否能够有意地种植海藻来吸收矿物质。该项目（也由 ARPA-E 资助）于去年完成，尽管他们仍在继续深入研究该主题。到目前为止，该团队的研究表明，海藻可以被加工成用于混凝土或生物燃料制造的富碳成分，以及含有磷等元素的第二种矿物成分。
Edmundson 表示，还有很多未知因素。不同的海藻似乎有不同的从海水中提取矿物质的机制，以及独特的将其结合或浓缩在其组织中的方式。“目前存在很多层次的变异性，这些变异性尚不清楚，”他补充道。
所有这些研究都围绕着一些重要且尚未解决的问题，包括海藻为何要吸收这些矿物质，它是否能以足够高的浓度吸收以供使用，以及这些元素是否能以经济可行的方式提取出来。
Umanzor 表示，让这一切发挥作用的关键在于，如何在不破坏海藻的情况下从海藻中提取金属和稀土元素。为了使海藻采矿在经济上可行，该过程需要使藻类保持足够好的状态，以便仍可用于其他应用，包括作为燃料、食品或生物塑料生产的组成部分。
另一个关键的拼图是找到合适的种植海藻的地点。尽管稀土元素名字中有“稀有”，但并非所有稀土元素都很稀有。这些以及其他关键矿物质以微量存在于海洋中。然而，有些区域它们的含量可能更高——例如陆地大型矿床的下游。这就是为什么 Umanzor 和她的合作者正在研究稀土元素是否从阿拉斯加东南部的 Bokan 山脱落并进入海洋，以及在附近海湾种植海藻是否能够捕获这些流失的物质。Bokan 山正在考虑进行常规采矿，但如果成功，海藻提取可以提供更可持续的替代方案。
葡萄牙莱里亚理工学院的海洋生物学家 Susete Pintéus 共同撰写了一篇关于海藻在绿色能源转型中作用的2022 年评论论文。她说，如果海藻提取技术奏效，它本身无法完全取代这些金属的常规采矿，因为需求量巨大。“[海藻]可以做出贡献，”她说，“但它们本身无法解决问题。”
尽管海藻收集不能完全取代采矿，但 Umanzor 表示，通过提取自然从陆地浸出的矿物质（正如在 Bokan 山可能发生的那样），藻类采矿提供了一种收集原本会流失到海洋中的矿物质的方法。
Umanzor 从未想到，不起眼的海藻会成为捕获宝贵材料的载体。但在这个角色中，它可能支持一个更可持续的未来。
她说：“金属必须来自某个地方，而提取它们具有极大的破坏性。“值得探索其他更符合我们对绿色世界——或蓝色世界——的设想的可能性。”
本文首次发表于 Hakai Magazine，经许可在此转载。
