稀土：中国王牌的时间有限，美国要搞生物稀土。

2025/12/5周五：

自从中国打出稀土这张王牌之后，美国和其他国家认清了自身供应链的不堪一击。但是，中国又收回了这张王牌，这给了美国足够的时间来破局。

美国真正正在推进中的前沿技术是：利用微生物、生物酶、植物或基因工程体系来提取、富集和分离稀土元素（Rare Earth Elements, REE ）。

这些技术是：

生物浸出（bio-leaching）、

生物吸附（biosorption）、

生物富集（bio-accumulation）、

植物采矿（phyto-mining）、

生物分离（bio-separation）。

1. 微生物浸出（Bio-leaching）

→这个技术的核心：让细菌或真菌把稀土矿石“溶解”出来。

想象一下：不需要 300–500°C 高温焙烧，不需要强酸，用细菌就能把矿物中的稀土溶解出来。

✔ 工作原理

某些细菌能分泌有机酸（柠檬酸、草酸、葡萄糖酸）或螯合物，直接攻击矿物结构，把稀土离子溶解到溶液里。

常见菌种：

• Acidithiobacillus ferrooxidans

• Gluconobacter oxydans

• Bacillus megaterium

✔ 进展

• 美国能源部（DOE）正用微生物浸出从 煤灰、煤矸石中提取稀土

• 印度、巴西团队对离子型稀土（土壤）实验成功，浸出率 70–90%

2.生物吸附 / 生物富集（Biosorption / Bioaccumulation）

→这个技术的核心：微生物细胞壁上有大量官能团（羧基、磷酸基），能主动“抓住”稀土。

想象一下：用微生物细胞就能从废水、电池废液、磁材回收液中富集稀土。

✔ 最新突破

• MIT 大学和 UC Berkeley 做到细菌对钆（Gd）和镧系元素选择性吸附。

• 有团队利用基因工程改造细菌，使其可分离不同稀土（轻稀土 vs 重稀土）

3. 植物采矿（Phyto-mining / Bio-harvesting）

→这个技术的核心：某些植物能把稀土从土壤吸进去，累积在叶子里。把植物收割、焚烧，即得到“富集稀土”的灰。

✔ 已知的“超富集植物（hyperaccumulators）”

• Dicranopteris linearis（蕨类）

• Phytolacca americana（美洲商陆）

其中美洲商陆能把稀土浓度提高到普通土壤的 20～30 倍以上。

想象一下，把植物种在离子型稀土矿（南方山地）或者废弃矿山，既能进行生态修复 ，又可以回收稀土。

4.生物分离（Bio-separation）

→这是最新潮的路线：通过蛋白、酶或 DNA 工程实现对稀土元素的“分辨能力”。

✔ 关键技术：Lanmodulin蛋白

这是一种在 2018 年被发现的超强稀土结合蛋白（来自细菌 Methylobacterium）。

特点：

• 对镧系元素亲和力极强

• 可区分 Nd、Dy、Tb 等不同稀土

→ 有望替代传统萃取剂（TBP、P204）实现绿色分离。

5.美国目标很明确：摆脱中国稀土供应链。

美国能源部（DOE）对生物稀土研究投入超过 5 亿美元，主要方向：

1. ）微生物浸出稀土（从煤灰、煤矸石浸出）

   • 主攻单位是以下三家：

   • 国家能源技术实验室（NETL）

   • West Virginia University大学

   • Oak Ridge National Laboratory (ORNL)

2. ）Lanmodulin 蛋白分离稀土（全球最领先）

   • 主攻单位：

   Penn State Univerdity 大学（发现 Lanmodulin 的团队），

3. 伯克利实验室

4. Berkeley Lab（专攻生物分离流程），和

5. Ames Laboratory（稀土材料国家实验室）。

它是唯一可能影响“中国稀土分离霸权”的技术路线。

为什么？

目前稀土分离行业是：

环境最脏、设备最重、人力最密集 → 中国能做，欧美做不了。

Lanmodulin 的革命性在于：

• 水相分离

• 低能耗

• 有机萃取剂绿色分离

• 高选择性，快速区分不同稀土

• 对环境极友好

•  直接对标中国萃取体系。

但是，这是一种“理论极强 → 工程极难”的技术。

工业化的时间，大概还得8年。

6. 稀土最重要的用途。

稀土是元素周期表中第3族之钪、钇和镧系元素共17种金属化学元素的合称，皆属于副族元素。 稀土元素都是质地较软的银白色金属，彼此之间具有非常相似的化学性质，总是在矿床中共生，故难以分离、提取。

永磁体（NdFeB）—是稀土中压倒性最重要的用途。

稀土价值的 80%（甚至更多） 来自磁体。

磁体里最重要的是：

• 钕 Nd

• 镨 Pr

• 镝 Dy（提高高温性能）

• 铽 Tb（极度稀缺的性能加强剂）

NdFeB 永磁体用途：

• 电动车电机（特斯拉 Model 3 多达数千克）

• 风力发电机（尤其海上风电）

• 工业机器人、伺服电机

• 消费电子马达（手机震动、电风扇、无人机）

• 国防武器（导弹、雷达、潜艇）

永磁体就是稀土的“真正命脉”。

没有 NdFeB，新能源和军工行业都要倒退 20 年。