全球真的被稀土逼瘋了！這場攸關新能源、國防科技與電子產業命脈的資源爭奪戰，已從地緣政治角力升級為生技對決。美國為突破中國「稀土長城」，不僅四處尋找盟友與新礦源，最近更公布震撼消息——從病毒身上提煉稀土；中國也亮出「稀土吸塵器」烏毛蕨。一個從病毒下手，一個從植物反制，中美各自掌握了什麼關鍵技術？
就在中美稀土戰白熱化之際，11月17日，美國加州大學柏克萊分校官網發布震撼消息。
該校生物工程學教授兼勞倫斯柏克萊國家實驗室科學家李頌吾（Seung-Wuk Lee，音譯）率領團隊，成功透過基因工程改造噬菌體（專門感染細菌的病毒），將其化身為「智慧海綿」，能從稀土礦場的廢水、排水中，捕獲到稀土金屬。
噬菌體是自然界中最古老的生物實體之一，結構簡單卻極其高效。李頌吾團隊的創新之處在於，他們透過精密的基因編輯技術，在噬菌體的蛋白質外殼上，植入特殊的稀土結合位點。這些位點能識別並專一性吸附特定的稀土元素，如釹、鏑或鋱等。
該項技術共有兩個操作步驟，首先，改造後的噬菌體被放入稀土礦的廢水中，會選擇性吸附特定的稀土元素；接著透過溶液加熱至攝氏60〜70度，病毒與稀土結合成濃縮汙泥。最後，調校酸鹼值至pH4〜pH5的弱酸性環境，病毒便會釋放出純度達95％以上的稀土元素。
柏克萊實驗室將「生物模板」技術運用在稀土回收
柏克萊實驗室強調，整個過程不僅環保、可控且成本合理，更關鍵的是，病毒保持活性，可重複使用達50次以上。研究團隊直言，這種「對人畜無害」的病毒已被改造成「高度選擇性的回收機器」，其吸附效率比傳統化學萃取劑高出三倍，而且幾乎不會產生有害廢液。
這項突破源自於李頌吾過去10年對「生物模板」技術的研究，他曾利用病毒自組裝的特性開發先進電池材料，現今將相同原理應用於稀土的回收上。
韓裔美籍的李頌吾畢業於韓國高麗大學，後於德州大學奧斯丁分校取得博士學位，在生物奈米技術領域享有盛譽。他進一步指出，此技術有望替代傳統的溶劑萃取法，解決稀土供應鏈的瓶頸，有機會攻破中國的稀土長城。
稀土最棘手之處，在於傳統的提煉需採用大量強酸與有機溶劑，每處理一噸的礦石會產生數百噸有毒廢水，而「病毒海綿」技術可減少90％的廢水，降低70％的耗能，符合美國近年強調的ESG永續標準。
中國科學院大發現：烏毛蕨可「長出」稀土物質
無獨有偶，柏克萊發布消息的同時，中國大陸的媒體也披露中國科學院廣州地球化學研究所的重大發現。研究員朱建喜的團隊率先在植物中發現稀土元素的「生物成礦」機制，調查報告顯示，烏毛蕨這種常見的蕨類，竟然是天然的稀土「超積累植物」。
烏毛蕨廣泛分布於中國南方的酸性土壤裡，是非常普通的野草，朱建喜團隊觀測到烏毛蕨有「自我保護」的機制，當出現可能傷害細胞的稀土離子時，組織細胞會「打包封存」這些有毒物質，將此鎖進礦物結構中，形成名為「鑭獨居石」的礦物。
生物獨居石可望避開長期困擾的環保難題
臺北科技大學資源工程研究所所長余炳盛生動比喻：「就像人體會長結石，烏毛蕨也會在體內長出含稀土的石頭。」他解釋，這種「生物獨居石」的晶體結構與天然獨居石幾乎相同，純度更高且不含放射性雜質。
傳統獨居石常伴隨鈾、釷等放射性元素，是提煉汙染的主要來源，需耗費巨資處理放射性廢料。而烏毛蕨在常溫常壓的天然環境下，所形成的「生物獨居石」純淨、無輻射，可避開長期困擾稀土產業的環保難題。
中國這篇登上《環境科學與技術》期刊的論文，首次揭開植物對稀土的解毒與礦化機制，為稀土資源的永續利用開闢出新路徑。
研究團隊估算，每公頃的烏毛蕨每年可從貧瘠土壤中提取約200公斤稀土氧化物，同時修復被礦業汙染的酸性土壤。透過大規模種植烏毛蕨，不僅能修復汙染土壤、復原尾礦生態，更能「邊修復、邊回收」稀土，實現「綠色循環」目標。
而這種「植物礦場」概念已在江西贛州展開試驗，當地曾是稀土開採重地，土壤有嚴峻的重金屬污染。
事實上，用生物提煉金屬並非新概念。余炳盛指出，過去數十年，植物便經常被用於土壤汙染整治或金屬礦體探勘，透過分析植物體內的結晶體或地球化學特性，科學家便能判斷地下礦脈。1980年代，科學家發現某些植物會吸收特定金屬，從葉片顏色的變化即可揭示地下礦藏的種類，這種「植物地球化學探勘」曾發現多處的金、銅礦床。「直至近年來，稀土成為戰略物資後，研究重心才轉向稀有元素身上。」
烏毛蕨的發現刷新學界對植物礦化機制的認知
然而，兩種方法都面臨相同瓶頸：提煉速度慢、成本缺乏競爭力。余炳盛分析，培養病毒需要7〜14天的發酵週期，種植烏毛蕨至少需幾個月的生長期。誰能先解決速度與成本問題，誰就有機會改寫稀土供應鏈。
估算目前生物法提煉成本約為傳統化學法的1.5〜2倍，主要瓶頸在於，病毒法需維持無菌環境，防止噬菌體被其他微生物汙染；植物法則要大量的土地與水資源，且受到氣候的限制。這些都是從實驗室走入工廠必須克服的難題。
儘管如此，烏毛蕨的發現仍刷新學術界對植物礦化機制的認知，並為近千種已知超富集植物的研究開啟了新視窗。而全球科學家也正火力全開，往「稀土綠色循環開發」的方向狂奔。
從地質鑽探到生物提煉，人類尋找稀土的方式正在經歷典範轉移。當病毒化身為智慧礦工；當植物變成綠色煉金術士，稀土戰不再只是地表上的資源爭奪，而是「生命科學」殿堂的科技對決。
誰能率先將實驗室的成果轉化為商業量產能力，誰就能在這場關乎清淨能源轉型與國家安全的競賽中占得先機，握有下一世代稀土供應鏈的話語權。
