柏加大「智能病毒」提煉稀土 美中供應鏈角力添新變數

柏克萊加大主導的研究團隊，透過基因工程改造無害病毒，使其如同「智能海綿」般從水中捕獲稀土金屬，並通過溫和調節溫度和酸鹼度（pH值）釋放金屬供收集。這項突破性創新有望為稀土元素及其他關鍵元素開闢「清潔」的生物提取路徑，替代傳統開採方式。項目負責人李承旭（音譯，Seung-Wuk Lee）教授說，該技術還可能解決關鍵元素供應鏈中的重大瓶頸問題。

當前全球供應鏈充滿地緣政治不確定性，中國掌握著稀土資源的主導權。川普總統與中國國家主席習近平會面後，中方同意暫緩稀土出口限制，美國則降低了部分關稅。但川普政府仍希望聯合西方盟友打造獨立的稀土產業鏈，以擺脫對中國的依賴。柏克萊加大這項技術，或許為美中供應鏈角力添新變數。

柏克萊加大官網的研究文章說，高科技電子產品和綠色能源技術若沒有稀土元素（REEs）便無法運轉。這17種金屬具有獨特特性，對製造手機螢幕發光的螢光粉、電動汽車和風力渦輪機使用的強力磁鐵等產品至關重要。但從原材料中提取這些物質的過程汙染嚴重，依賴有毒化學品且產生汙染廢料。

生物工程學教授兼勞倫斯伯克利國家實驗室科學家李承旭領導的團隊，希望透過微小病毒解決上述難題。該研究獲得美國國家科學基金會和美國能源部的資助。研究方法的核心在於將噬菌體、這種僅感染細菌且對人類和環境無害的病毒，改造為「高度選擇性的回收機器」。

研究人員透過在病毒表面添加兩種特殊蛋白質實現這一目標：一種是鑭系元素結合肽，如同分子鉗般精準捕捉稀土元素；另一種彈性蛋白樣肽則作為簡單無毒的溫控開關，當病毒受溫和加熱時，它會攜稀土元素從溶液中析出。另一種彈性蛋白基序肽則充當簡易無毒的溫控開關：當病毒受溫和加熱時，它會攜稀土元素從溶液中析出。

研究人員將改造病毒添加至酸性礦山排水中，成功驗證了該系統的有效性。病毒立即附著在排水中的稀土元素離子上，對其他金屬置之不理。輕微加熱溶液，研究人員促使病毒聚集成團並沉降至罐底。排出液體後，他們獲得了含有病毒和捕獲金屬的濃縮汙泥。最後一步是調節該混合物的pH值，促使病毒釋放純淨金屬離子以供回收。

研究人員還發現，病毒完成任務後仍能保持活性，可重複使用。此外，透過感染細菌使其自我複製，研究人員能以低成本輕鬆培育大量病毒。

李承旭說，這項技術邁向可持續採礦與資源回收的重要一步。此種生物解決方案既能以更環保、低成本且可迴圈的方式保障清潔能源未來所需的關鍵材料，又能助力環境保護。該技術還可能解決關鍵元素供應鏈中的重大瓶頸問題。「我們的生物解決方案以更環保、低成本且可迴圈的方式保障清潔能源未來所需的關鍵材料，同時助力環境保護。這項技術還可能解決我國巨大的供應鏈難題。通過在美國本土實現環保且可擴展的稀土元素開採，該技術將保障關鍵礦產的國內供應，增強國家安全與經濟安全。」

除從礦業廢水中提取稀土元素外，研究團隊還設想將該平台應用於電子廢棄物（如舊手機、筆電）的稀土回收及環境修復等關鍵領域。李承旭表示，通過改變病毒的遺傳指令，可以調整其功能，選擇性捕獲其他關鍵元素，例如用於電池的鋰和鈷、用於催化劑的鉑族金屬，甚至能從供水系統中去除汞和鉛等有毒重金屬，「這項工作最終將成為新一代智能病毒材料的基礎，助力構建真正的循環可持續經濟。」

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