Растения-гипераккумуляторы процветают на почве с высоким содержанием металла, убивающей остальные виды – и ботаники уже изучают потенциал фитомайнинга
Богатый никелем сок дерева из Малайзии
Некоторые из земных растений полюбили металл. Их корни работают практически как магниты, и эти организмы – а их известно около 700 – процветают на богатых металлом почвах, на которых сотни тысяч других видов растений погибают.
Если сделать надрез на одном из таких деревьев, или обработать листья подобного кустарника на прессе для масла, можно получить сок неонового зелёно-голубого цвета. Этот сок на четверть состоит из никеля – и это куда как более сильная концентрация металла, чем можно встретить в руде, которую отправляют на никелевые плавильни по всему миру.
Растения не просто собирают минералы из почвы, включая их в свои тела – они накапливают их до “невообразимых” объёмов, сказал Алан Бейкер, профессор ботаники из Мельбурнского университета, исследовавший взаимоотношения растений с почвой с 1970-х годов. Эти растения может быть наиболее эффективной в мире плавильной печью для минералов с питанием от солнечной энергии. Что, если можно было бы частично заменить традиционную добычу минералов, дорогую по затратам энергии и вреду окружающей среде, на добычу никельсодержащих растений?
Бейкер вместе с международной командой коллег решили убедить в мир в том, что эта идея – не просто некий забавный мысленный эксперимент. И команда доказала это на небольшом масштабе, на клочке земли, взятом в аренду у деревни на малазийской стороне острова Борнео. Каждые 6-12 месяцев фермеры срезают порядка 30 см с этих растений-гипераккумуляторов, и выжигает или выжимает из них металл. После краткой процедуры очистки фермеры получают порядка 250 кг цитрата никеля, что может стоить на международных рынках несколько тысяч долларов.
Сегодня команда готовится к крупнейшему в мире эксперименту на площади порядка 20 га, а его целевой аудиторией будет индустрия добычи. Исследователи надеются, что за десять лет значительную часть ненасытного потребительского спроса на неблагородные металлы и редкие минералы можно будет удовлетворить при помощи такого же сбора растений, в результате которого мир получает кокосы или кофе.
Сок растения окрашивает тестовую бумажку в красноватый цвет, что говорит о высоком содержании никеля
Сукаибин Сумейл добывает никельсодержащий сок из гипераккумуляторов в Малайзии
По словам Бейкера, фитомайнинг, или извлечение минералов из растений-гипераккумуляторов, не может полностью заменить традиционную добычу. Однако одна из дополнительных ценностей этой технологии – возможность извлекать пользу из мест с токсичной почвой. Владельцы небольших ферм могли бы выращивать такие растения на почвах, богатых металлом, а горнодобывающие компании – для очистки бывших шахт и отходов, даже получая при этом некоторую прибыль.
“Это как вишенка на торте”, – сказал Бейкер.
Отец современной плавки, Георгий Агрикола, понимал этот потенциал ещё 500 лет назад. В свободное время он добывал минералы из растений. В XVI веке он писал: если знать, на какие свойства листа обращать внимание, можно понять, какие металлы лежат под ним в земле.
Руфус Чейни, бывший агрономом в министерстве сельского хозяйства США 47 лет, изобрёл слово “фитомайнинг” в 1983 году, и вместе с Бейкером помог провести первые испытания в Орегоне в 1996. Его имя обессмертили в названии одного из высасывающих никель растений, использованном на малазийской делянке.
Сегодня, после того, как эта технология была заперта патентными заявками, “эта система полностью отпускает тормоза”, – сказал Бейкер. Патентные ограничения сняты, и учёные надеются, что технология сможет пойти на пользу мелким фермерам в Малайзии и Индонезии.
“Мы надеемся, что мы сможем продемонстрировать её и её жизнеспособность, показать людям, как она работает”, – добавил Энтони ван дер Энт, ботаник из Института экологически устойчивых минералов при Квинслендском университете в Австралии. Малазийский проект начался с его диссертации.
Никель – важнейший элемент для получения нержавеющей стали. Его соединения всё чаще используют в аккумуляторах для электромобилей и возобновляемой энергии. Для растений он токсичен, как и для людей – в больших дозах. Там, где добывают никель, умирает земля.
В тех местах, где в почве естественным путём скапливается никель – а обычно это тропики и средиземноморский бассейн – растения либо адаптировались, либо вымерли. В Новой Каледонии – французской колонии, по площади сравнимой с Ивановской областью, расположенной на юге Тихого океана – это основной источник никеля, и там ботаники насчитали не менее 65 растений, обожающих никель.
Чаще всего из металлов растения предпочитают именно никель. Есть и такие, что извлекают из почвы кобальт, цинк и другие необходимые человеку минералы. В то время, как новые электронные устройства взвинчивают спрос на редкие минералы, компании исследуют даже такие их источники, как дальний космос или дно океана. Однако куда как менее изученной остаётся старейшая технология человечества: сельское хозяйство.
В литературе по фитомайнингу, или агромайнингу, описывается будущее, в котором машина и растение существуют совместно: биоруда, металлические фермы, металлические культуры. “Плавка растений” звучит так же нелепо, как “вырезание кислорода”.
Растения на небольшом участке земли в Саба, Малайзия, могут выдавать сотни килограмм цитрата никеля каждые 6-12 месяцев
Сторонники фитомайнинга наибольший потенциал видят в Индонезии и на Филиппинах, двух крупнейших производителях никеля в мире, где на сотнях шахт переплавляют почву. В двух этих странах наверняка растут множество растений-гипераккумуляторов, однако исследования в этой области велись редко.
Гипераккумуляторы не просто терпят металлы: их корням они необходимы. Но зачем? Никель может помогать растениям отпугивать вредителей, или, возможно, добывать из почвы редкий калий. Так или иначе, для увеличения никелефилии растений не требуется их генетически модифицировать или заниматься селекцией. Природные плавильни уже настолько эффективны, насколько горнодобывающая индустрия хотела бы.
Потенциально они способны решить крупнейшую проблему горнодобывающей индустрии: заброшенные шахты, загрязняющие грунтовые воды. На такой шахте, засаженной гипераккумуляторами, можно было бы собрать оставшиеся металлы и получить дополнительный доход. Такая мотивация может убедить компании вложиться в реабилитацию отходов горной добычи.
Пока что для традиционных способов извлечения никеля для использования в электронных устройствах нужно много энергии – которую часто добывают из угля и дизельного топлива – а после них остаются горы кислотных отходов. Типичная плавильня стоит сотни миллионов долларов и требует руды, содержащей не менее 1,2% никеля, которой становится всё меньше.
Растения же на небольшой никелевой ферме можно собирать каждые шесть месяцев, причём на почве с содержанием никеля всего около 0,1%. Через пару десятилетий корни уже с трудом будут находить никель, однако земля будет полностью очищена от токсичных металлов и достаточно плодородна для того, чтобы поддерживать рост более традиционных культур.
Тот факт, что никелевые культуры могут быть такими продуктивными и прибыльными, даёт основания опасаться того, что фермеры могут потребовать открыть тропические леса для обработки земли. Это напоминает другую тему – пальмовое масло, прибыльное дело, которое уничтожило природные леса Борнео. Однако исследователи считают это маловероятным. На землях с наибольшим потенциалом к фитомайнингу обычно растёт только трава, и мало какие другие растения будут расти на земле, выбранной для минерального сельского хозяйства.
“Мы можем выращивать эти растения на площадях, уже освобождённых от леса, – сказал Бейкер. – Это способ возвращать природе, а не забирать у неё”.
Vkontakte
Twitter
Одноклассники
