微生物技術在稀土資源利用中的研究進展

劉曉璐，趙子希，桂子郁，弓愛君

北京科技大學化學與生物工程學院，北京 100083

稀土元素（rare earth elements，REEs）是大多數現代技術的重要組成部分，被視為“關鍵金屬”[1]，包括15種鑭系元素（La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb和Lu），以及鈧（Sc）和釔（Y），被廣泛應用于光學，永磁，電子，超導技術，儲氫，醫藥，核技術，二次電池技術和催化領域.石油資源的緊缺促使了風能和電動汽車的發展[2]，而該領域的發展廣泛依賴于稀土元素中的鏑和釹[3].我國稀土資源較為豐富，全球97%的稀土金屬（rare earth metals，REMs）由中國生產[4]，稀土資源儲量約占全球總儲量的36.7%.

主要稀土礦物有獨居石、白云石和磷釔礦等，目前經營的礦山主要有中國的白云鄂博（Bayan Obo），美國的Mountain Pass，澳大利亞的Mount Weld等[5].但全球范圍內的稀土礦資源普遍存在著過度開發、資源利用率低及環境污染嚴重等問題，需要低成本、污染少的開發及回收方式[6].稀土元素由于其電子軌道的分布，表現出相似的物理和化學性質[7]，能夠形成非常穩定的氧化態（3+），離子半徑隨原子序數增加（從La到Lu）而有規律地減少，稱為“鑭系收縮”[8].稀土元素因其獨特性質能夠廣泛參與多種微生物中化合物的代謝，因此有助于分離具有稀土采礦能力的菌株[9-10].而生物濕法冶金的相關研究為稀土礦的開采提供了更加綠色、高效的新方法[11].磷酸鹽溶解微生物、酵母菌及霉菌等能夠促進稀土礦石中稀土元素的浸出和富集，并且能夠從廢棄物中提取稀土資源，一定程度上促進了稀土礦的高效利用和可持續發展[12-15].本文介紹了稀土資源的……