Phát hiện dương xỉ giúp khai thác đất hiếm có ý nghĩa đặc biệt với Việt Nam

Phát hiện thú vị của các nhà khoa học Trung Quốc về đặc tính mới của dương xỉ.

Đây là một khám phá có thể mở ra hướng đi sạch hơn và bền vững hơn để thu được các nguyên tố đất hiếm (REEs) từ thực vật.

Phát hiện lượng lớn nguyên tố đất hiếm được tích tụ ở dương xỉ

Ông Zhu Jianxi, nhà nghiên cứu thuộc Viện Hóa học Địa chất Quảng Châu, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc cho biết: “Các nguyên tố đất hiếm - được ví như ‘vitamin của ngành công nghiệp’ - là những tài nguyên chiến lược cốt lõi không thể thiếu trong các lĩnh vực công nghệ cao như trí tuệ nhân tạo, năng lượng mới và quốc phòng; đồng thời cũng là một trong những nguyên liệu thô chủ chốt có rủi ro cao trong chuỗi cung ứng toàn cầu”.

“Trong loài Blechnum orientale - một loại dương xỉ được xếp vào nhóm cây siêu tích lũy (hyperaccumulator) - chúng tôi không chỉ phát hiện lượng lớn nguyên tố đất hiếm được tích tụ mà còn lần đầu tiên quan sát thấy hiện tượng các nguyên tố này ‘tự sắp xếp’ giữa các mô tế bào của cây, hình thành nên một loại khoáng chất gọi là Monazite-(La)”, ông nói thêm.

Phát hiện này - lần đầu tiên ghi nhận hiện tượng khoáng hóa sinh học (biomineralization) của các nguyên tố đất hiếm trong thực vật - đã được công bố hôm 5.11 trên tạp chí quốc tế Environmental Science & Technology.

Thông thường, các khoáng vật đất hiếm hình thành qua quá trình địa chất như hoạt động magma hoặc thủy nhiệt, đòi hỏi môi trường nhiệt độ cao, theo ông Zhu.

Nghiên cứu này không chỉ làm sáng tỏ cơ chế “giải độc” và khoáng hóa của thực vật đối với các nguyên tố đất hiếm, mà còn mở ra một con đường mới cho việc khai thác bền vững nguồn tài nguyên quý giá này trong tương lai.

Hãy tận dụng "máy hút bụi" trong tự nhiên

Theo ông Zhu, khai thác đất hiếm theo phương pháp truyền thống thường gây ra tổn hại nghiêm trọng đến môi trường và hệ sinh thái.

Ông Zhu giải thích: “Bằng cách trồng các loài cây siêu tích lũy, như Blechnum orientale, chúng ta có thể vừa thu hồi các nguyên tố đất hiếm giá trị cao từ thực vật, vừa cải tạo đất ô nhiễm và phục hồi hệ sinh thái tại các mỏ đất hiếm bị khai thác, qua đó hiện thực hóa mô hình kinh tế tuần hoàn xanh - ‘phục hồi song song với tái chế’”.

Blechnum orientale là một loài dương xỉ thường xanh, thuộc nhóm thực vật siêu tích lũy đất hiếm đặc biệt. Nó hoạt động như một “máy hút bụi đất hiếm” trong đất, hấp thụ và tập trung hiệu quả các nguyên tố đất hiếm phân tán trong môi trường, ông Zhu cho biết.

Theo nghiên cứu, trong bó mạch và mô biểu bì của lá, các nguyên tố đất hiếm được cây hấp thụ từ đất sẽ kết tủa dưới dạng hạt nano, rồi kết tinh thành các khoáng vật photphat đất hiếm.

“Quá trình này thực ra là cơ chế tự bảo vệ của cây – tương tự như việc ‘đóng gói và niêm phong’ các chất độc bên trong cơ thể. Cây cố định chặt các ion đất hiếm có thể gây hại cho tế bào bằng cách nhốt chúng trong cấu trúc khoáng chất, qua đó đạt được hiệu ứng trơ hóa và giải độc tự nhiên”, ông Zhu giải thích thêm.

Mở ra hướng khai thác bền vững

Monazite là một loại quặng đất hiếm có giá trị công nghiệp cao, nhưng monazite tự nhiên thường chứa các nguyên tố phóng xạ như uranium và thorium, gây khó khăn cho việc khai thác và sử dụng.

Trái lại, loại “sinh monazite (biomonazite)” được hình thành tự nhiên trong Blechnum orientale, ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thường, lại tinh khiết và không phóng xạ, thể hiện tiềm năng lớn cho việc chiết tách đất hiếm xanh và an toàn.

Ông Zhu phân tích: “Trước đây, chúng ta biết rằng vi sinh vật và động vật có thể hình thành khoáng chất trong cơ thể, ví dụ như calcite và aragonite trong vỏ sò, san hô, hay apatite trong răng và xương động vật”.

“Tuy nhiên, khả năng tạo khoáng của thực vật từ lâu đã bị đánh giá thấp. Trước đây, người ta mới chỉ biết đến một vài loại khoáng chất có thể xuất hiện trong cây, như calcite, calcium oxalate và phytoliths”.

Từ đó, nhà địa chất học này kết luận: “Phát hiện hiện tượng khoáng hóa đất hiếm trong Blechnum orientale không chỉ làm mới hiểu biết của con người về cơ chế khoáng hóa ở thực vật, mà còn mở ra cánh cửa nghiên cứu mới cho gần 1.000 loài cây siêu tích lũy đã được biết đến”.

Nằm ở vùng nhiệt đới, Việt Nam có rất nhiều loại dương xỉ

Có ý nghĩa gì với Việt Nam?

Phát hiện hiện tượng “khoáng hóa đất hiếm” trong loài dương xỉ Blechnum orientale không chỉ có ý nghĩa khoa học toàn cầu mà còn mở ra nhiều triển vọng đặc biệt đối với Việt Nam.

Là quốc gia có trữ lượng đất hiếm đáng kể (3,5 triệu tấn theo ước tính mới nhất), tập trung chủ yếu ở các tỉnh miền núi phía Bắc như Lai Châu, Lào Cai hay Yên Bái, Việt Nam từ lâu đã gặp khó khăn trong việc khai thác nguồn tài nguyên này theo hướng bền vững.

Các phương pháp khai thác truyền thống thường sử dụng hóa chất mạnh, gây ô nhiễm đất và nước, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và đời sống cộng đồng địa phương. Trong bối cảnh đó, việc dương xỉ có thể tự hấp thụ, cô lập và biến đổi các nguyên tố đất hiếm thành khoáng chất ổn định gợi mở một hướng tiếp cận hoàn toàn mới - “khai thác sinh học” (phytomining).

Nếu được nghiên cứu và ứng dụng tại Việt Nam, công nghệ này không chỉ giúp thu hồi đất hiếm sạch mà còn góp phần phục hồi hệ sinh thái bị tổn thương sau khai thác. Dương xỉ Blechnum orientale vốn là loài cây phổ biến ở các vùng nhiệt đới, trong đó có Việt Nam, nên khả năng thích nghi và nhân rộng là hoàn toàn khả thi. Mô hình “trồng cây – làm sạch đất – thu hồi kim loại quý” có thể trở thành giải pháp kép, vừa bảo vệ môi trường vừa đem lại giá trị kinh tế lâu dài.

Về mặt chiến lược, trong bối cảnh cạnh tranh toàn cầu về nguồn cung đất hiếm cho các ngành công nghệ cao như trí tuệ nhân tạo, năng lượng tái tạo hay quốc phòng, việc Việt Nam tiếp cận công nghệ khai thác xanh và tự chủ nguồn nguyên liệu hiếm mang ý nghĩa đặc biệt quan trọng.

Đây có thể là bước đi giúp Việt Nam không chỉ trở thành một trung tâm khai thác bền vững mà còn góp phần vào chuỗi cung ứng toàn cầu theo hướng thân thiện với môi trường và an toàn năng lượng trong tương lai.

Bùi Tú