Ist die Substanz, die aus diesem Baum kommt, Metall? Kann es auch Strom für Fahrzeuge mit neuer Energie erzeugen?

In den 1970er Jahren entdeckten Menschen auf einer kleinen Insel im Pazifik einen magischen Baum. Beim Aufschneiden der Rinde fließt ein türkisfarbener Saft heraus.

Bild von Pycnandra acuminata anzeigen, einem Baum, der in Neukaledonien wächst und einen leuchtend blaugrünen Saft produziert (Quelle: Atony van der Ent)

Die Wissenschaftler stellten fest, dass der Saft bis zu 25 % Nickel enthielt. Ihrer Ansicht nach könnte es sich dabei um eine Strategie der Pflanze zur Abwehr von Insekten handeln .

Dr. Atony van der Ent von der University of Queensland, einer der Spezialisten für die Erforschung dieser Pflanze, sagte , der Baum sei heute nur noch in diesem verbliebenen uralten Regenwald zu finden.

Für gewöhnliche Pflanzen ist es schwierig, in einer Umgebung zu überleben, in der der Gehalt an Schwermetallen wie Nickel den Grenzwert überschreitet, geschweige denn, dass sich diese in ihrem Körpergewebe ansammeln.

Die Pflanze ist in der Lage, in ihren Stamm, ihre Blätter und sogar ihre Samen Metalle aufzunehmen, die für die meisten anderen Pflanzen giftig sind.

Das Gewebe des Baumes enthält eine große Menge an Nickelverbindungen, die dem Baumsaft eine türkisfarbene Farbe verleihen (Bildquelle: Narido)

Seitdem wurden weitere Pflanzen entdeckt, die Metalle anreichern können, sogenannte „ Hyperakkumulatoren “.

Für Dr. van der Ent ist es nicht einfach, die „grünen Saftpflanzen“ zu untersuchen, da sie sehr langsam wachsen.

„Es kann Jahrzehnte dauern, bis sie blühen und Früchte tragen “, sagte Dr. van der Ent. Darüber hinaus ist dieses Werk derzeit verschiedenen Bedrohungen ausgesetzt. Durch die Ausweitung des Bergbaus und der Abholzung sowie durch Waldbrände wird der Lebensraum dieser Bäume immer kleiner .

Das grüne Schild rechts zeigt, wo der Pycnandra acuminata-Baum gefunden wurde (Bildquelle: Google-Karte)

Wissenschaftler verstehen noch nicht, wie dieser „Grünsaftbaum“ die Fähigkeit entwickelt hat, Nickel in so hohen Konzentrationen anzusammeln, um sich an diesen rauen Boden anzupassen, aber sie glauben, dass dies nicht das Ergebnis menschlicher Eingriffe ist.

„Verschiedene Populationen von Hyperakkumulatoren haben sich im Laufe von Millionen von Jahren viele Male entwickelt, das heißt, sie wuchsen ursprünglich in metallreichen Böden “, sagte Dr. van der Ent.

Dennoch sieht man in diesen Anlagen Potenzial für die Sanierung von mit Metallen oder organischen Verbindungen kontaminierten Böden .

Der Prozess der Phytoremediation (Bildquelle: Wiki)

Bei den meisten Pflanzen konzentrieren sich Metallelemente hauptsächlich in den Wurzeln. Bei Hyperakkumulatoren sind die Metallkonzentrationen in den Blättern jedoch ungewöhnlich hoch und in den Wurzeln viel niedriger.

Wissenschaftler glauben, dass dies daran liegt, dass sie auf irgendeine Weise Metallelemente von den Wurzeln auf die Blätter übertragen und so die Wurzeln vor Metalltoxizität schützen .

Der hohe Metallgehalt in den Blättern dieser Pflanzen kann zudem Pflanzenfresser sowie schädliche Insekten und Krankheitserreger fernhalten.

Hyperakkumulatoren können mit dieser Methode schädliche Verbindungen aus der Umwelt konzentrieren und sie dann in kleinere Verbindungen zerlegen, ohne zusätzliche Umweltverschmutzung zu verursachen.

Darüber hinaus gibt es zahlreiche Methoden der Phytosanierung, um die Belastung des Bodens mit Schwermetallen wie Cadmium, Blei und anderen Elementen zu absorbieren.

Einige Pflanzen können Metalle wie Kupfer und Zink aus dem Boden entfernen, indem sie diese in ihre Wurzeln und dann in ihre Blätter transportieren (Bildquelle: Wiki)

Allerdings können Pflanzen Schwermetalle nicht weiter abbauen, wenn sie sie aufnehmen. Deshalb ist bei der anschließenden Verarbeitung mehr Vorsicht geboten, um zu verhindern, dass aus diesen Pflanzen Konsumprodukte wie Lebensmittel oder Kosmetika hergestellt werden.

Genau diese Eigenschaft bietet Hyperakkumulatoren eine weitere Beschäftigungsmöglichkeit: Sie werden Bergleute .

Vereinfacht ausgedrückt bedeutet Plant Mining, dass man wartet, bis die Pflanzen reif sind, sie dann pflückt und sie dann einem Trocknungs-, Verbrennungs- und Verarbeitungsprozess unterzieht, um die Zielmetalle zu gewinnen.

Einige Anlagen, die bestimmte Metalle und deren Produkte extrahieren können (Bildquelle: Referenz [9])

Die ersten Phytomining-Experimente wurden in Nevada vom inzwischen aufgelösten United States Bureau of Mines durchgeführt, wobei ein Hyperakkumulator zur Konzentration von Nickel zum Einsatz kam. Die Tests wurden in Böden mit einem Nickelgehalt von 0,35 % durchgeführt, der viel zu niedrig ist, um mit herkömmlichen Bergbautechniken sinnvoll zu sein.

Die Ergebnisse zeigen, dass durch den Pflanzenabbau 100 Kilogramm Nickel pro Hektar gewonnen werden können, was einem Gewinn von etwa 10.000 Yuan entspricht, und die Erträge sind mit denen anderer marktfähiger Nutzpflanzen vergleichbar.

In den Untersuchungen von Dr. van der Ent wurde auch erwähnt, dass metallreiche Böden eine Ertragssteigerung bei Nahrungsmitteln wie Weizen oder Reis erschweren und der Pflanzenabbau daher eine sinnvolle Alternative sein und der Region größere wirtschaftliche Vorteile bringen kann.

„Phytomining wird den Anbau von Nahrungsmitteln nicht ersetzen, sondern eher als vorübergehende Lösung dienen , bis sich die Bodenqualität verbessert und Nahrungsmittel angebaut werden können “, sagte van der Ent.

Einige Pflanzenminierer schürfen in Australien (Bildquelle: Referenz [9])

Für die Energiewende ist das ein erwartungsvolles Ereignis. Grüne Technologien wie Elektrofahrzeuge entwickeln sich in einem beispiellosen Tempo und Kobalt und Nickel, die für Batterien für neue Energien benötigt werden, gehören ebenfalls zu den Metallen, die Hyperakkumulatoren sammeln können.

Einige Wissenschaftler sind der Ansicht, dass sich Nickel durch den Abbau in Pflanzen auf Konzentrationen anreichern lässt, die um mehrere Größenordnungen höher sind als die im Boden vorhandenen, und dass dabei weitaus weniger Verunreinigungen vorhanden sind. **Der Pflanzenbergbau ist weniger umweltschädlich als der herkömmliche Bergbau und kann auch mit Metallen kontaminierte Böden sanieren. Diese Bergbaumethode hat eine vielversprechende Zukunft.

Obwohl es bereits eine große Zahl erfolgreicher Versuche gegeben hat, ist es Wissenschaftlern zufolge immer noch schwierig, den Pflanzenabbau zu kommerzialisieren. Es sind groß angelegte Versuchsläufe erforderlich, um Risikobewertungen und eine umfassende Analyse der Rentabilität des Pflanzenabbaus durchzuführen.

Von Bioextrakten (links) bis hin zu hochwertigen Nickelverbindungen oder reinem Nickel (rechts) (Bildquelle: Referenz [10])

Van der Ent sagte außerdem, dass sich der kommerzielle Anbau nur von Pflanzen lohnt, deren Nickelgehalt in der Blatttrockenmasse einen bestimmten Prozentsatz übersteigt.

„Nicht alle Anlagen sind für den Bergbau geeignet. Um ihn zu einer praktikablen Option zu machen, müssen die Gesamtausbeute und das Metallanreicherungsverhältnis verbessert werden.“

Eine weitere Einschränkung beim Pflanzenbergbau besteht darin, dass es sich bei diesen Hyperakkumulatoren normalerweise nicht um hochproduktive Pflanzen handelt . Manche Pflanzen haben sehr anspruchsvolle Klimaanforderungen, andere wachsen langsam und keine davon ist für den kommerziellen Anbau geeignet.

Forscher suchen noch immer nach Lösungen, um den Pflanzenbergleuten den offiziellen Amtsantritt zu erleichtern.

Wissenschaftler haben bereits Hyperakkumulatoranlagen zusammengefasst, die gezielt bestimmte Mineralien sammeln können. Darunter befindet sich eine Senfart (Brassica juncea), die Gold sammeln kann. Ich empfehle jedem, dies anzupflanzen.

Es ist die Art, die zur Herstellung von Senf verwendet wird (Bildquelle: Alliance for Science)

Referenzlinks

[1]https://theintelligentminer.com/2021/12/09/how-to-grow-metals-using-plants/

[2]https://www.bbc.com/news/science-environment-45398434

[3]https://www.techwalker.com/2020/0906/3128742.shtml

[4]https://en.wikipedia.org/wiki/Pycnandra_acuminata

[5]https://en.wikipedia.org/wiki/Hyperaccumulator

[6]https://en.wikipedia.org/wiki/Phytoremediation

[7]https://en.wikipedia.org/wiki/Phytomining

[8]https://singularityhub.com/2024/03/28/these-plants-could-mine-crucial-battery-materials-from-the-soil-with-their-roots/

[9] Antony van der Ent, Anita Parbhakar-Fox, Peter D. Erskine, Schätze aus Müll: Gewinnung kritischer Metalle aus Abfällen und unkonventionellen Quellen, Science of The Total Environment, Band 758, 2021, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143673.

[10]Umwelt. Wissenschaft Technol. 2015, 49, 8, 4773-4780

Planung und Produktion

Quelle｜Bring Science Home (ID: steamforkids)

Autor: Ziv

Herausgeber: Wang Mengru

Korrekturgelesen von Xu Lailinlin