細菌孢子能從酸性礦水抓出稀土？美國橡樹嶺實驗室階段傳出進展

釹、鏑這類用在高性能磁鐵裡的稀土，是美國能源部橡樹嶺國家實驗室（ORNL）眼下優先想處理的目標之一。而這篇要講的是一條有點意外的路線：他們正在試著用細菌孢子，把這些元素從酸性礦坑排水裡撈回來。

把孢子當成一顆「生物微珠」

這個計畫叫 SpoREE（Spore Platform for REE Recovery）。做法是改造細菌孢子的表面，讓它展示能結合稀土離子的蛋白質。計畫主持人 Brian Sanders 的說法是：「可以把孢子想成一顆堅固的生物微珠。」講白話，就是做一顆會挑食的濾珠，只夾住你要的金屬，其他的讓它流過去。理想流程是把富集在孢子上的元素剝下來、轉成有價值的材料，孢子洗乾淨後再用一次。

為什麼挑孢子，又為什麼挑礦坑酸水

孢子是某些細菌產生的休眠構造，表面多層又堅韌，耐乾燥、耐溫度變化、耐紫外線，也耐某些礦坑排水那種強酸。Sanders 列出三個優勢：堅固、可靠發酵放大量產、可用基因工具改造。

酸性礦坑排水是從礦區流出或積聚的水，經地球化學與微生物作用變得高酸，把周圍岩石與土壤裡的金屬溶了出來，美國阿帕拉契的煤礦區就留下大量這種水。麻煩在於稀土濃度極低，旁邊還有多得多的鐵、錳、鋁。來源指出，生物或許能解這題，因為蛋白質分得出不同金屬，這種「選擇性」在目標元素很稀薄時特別關鍵。

目前做到哪一步

先說清楚：這還在實驗室階段。試辦計畫的主要成果是建起一條分析流水線，包括一次篩約 80 個生物樣品並快速讀出金屬指紋、量測極微量金屬，以及用 AI 影像分析一次看數百顆孢子的尺寸、粒徑分布與表面積。團隊也發現，金屬結合不只看你放上什麼蛋白質，周圍的蛋白質與孢子整體結構、組成也會影響表現。翻成人話：不是把鉤子裝上去就算了，鉤子旁邊長什麼樣也算。

下一階段已獲兩年延長，計畫把孢子固定或交聯成材料、填進實驗室管柱，再讓真實的礦坑酸水流過去，看抓到哪些金屬、重現性如何。研究者自己也提醒，真實廢水裡競爭元素與雜質很多，這一步是要確保工程對準真實應用，而不是理想化的實驗室情境。

如果站得住腳，會影響誰

稀土在酸水裡濃度低，但水量極大；若能反覆處理這些水流，就有可能從既有廢水中回收可用的量。對正在找替代開採方案的能源與環保工程師，這代表回收端多一條不必依賴高汙染礦場的可能路徑。更長遠的目標是一個可客製化平台：換掉表面展示的蛋白質，或許就能改抓鎵等其他關鍵材料。ORNL 把合成生物學、計算蛋白質設計、痕量金屬量測、電子顯微鏡與材料科學擺在同一個屋簷下，也是進度推得動的原因之一。這還不是定論，但這顆「生物微珠」至少先拿到兩年續命。

資料來源

Phys.org／Oak Ridge National Laboratory，〈Q&A: Tiny spores for a big critical minerals challenge〉（2026年9月21日）：https://phys.org/news/2026-09-qa-tiny-spores-big-critical.html。計畫：Spore Platform for REE Recovery（SpoREE），美國能源部橡樹嶺國家實驗室，計畫主持人 Brian Sanders，經費來自 DOE Office of Science 生物與環境研究計畫。本篇為機構問答稿，來源未列對應期刊論文與 DOI。