Фитомайнинг: как растения помогают добывать никель этично и безопасно

Стремительный переход к возобновляемым источникам энергии и экологичному транспорту требует колоссальных материальных ресурсов. Конечно же, это грозит нехваткой некоторых критически важных металлов уже в ближайшем будущем. Ученые из США предложили необычное решение проблемы – задействовать природные способности растений для извлечения ценных минералов из почвы.

Популярность зеленых технологий создает серьезную нагрузку на цепочки поставок, обеспечивающих их производство. Особую тревогу вызывает потенциальный дефицит материалов, необходимых для создания аккумуляторов, ветряных турбин и передовой электроники, движущих силы зеленой революции.

По оценкам экспертов, если нынешние темпы потребления сохранятся, в первую очередь могут оказаться на исходе мировые запасы лития, кобальта и никеля. Кроме того, многие из этих металлов сейчас добываются в странах, где этот процесс сопряжен с грубыми нарушениями прав человека и геополитическими рисками.

Правительственное агентство ARPA-E выделило $10 млн на исследование перспектив фитомайнинга – революционного метода, позволяющего извлекать ценные металлы из почвы с помощью корневых систем определенных видов растений. Первоначальный фокус будет сосредоточен на никеле – критически важном материале для производства батарей, однако в теории такой подход может быть распространен и на другие минералы.

Принцип фитомайнинга основан на способности так называемых "гипераккумулирующих" растений поглощать через корни и накапливать в своих тканях большие количества металлов. Процесс включает в себя выращивание этих растений на почвах с высоким содержанием минералов, сбор и сжигание полученной биомассы, а затем извлечение нужных веществ из золы.

Одна из главных задач проекта PHYTOMINES - повысить способность растений поглощать никель. Для этого ученые собираются выводить новые сорта гипераккумулирующих видов путем селекции и генной инженерии. Также планируется изучить, как на этот процесс влияют состав почв, микроорганизмы и другие факторы окружающей среды.

Кроме того, ученые внимательно изучат экологические и экономические аспекты, которые могут повлиять на промышленное применение фитомайнинга. В частности, они оценят вопросы землепользования на перспективных для добычи территориях и просчитают возможные затраты. Цель - выяснить, насколько жизнеспособен и эффективен может быть подход с практической точки зрения.

Хотя проект пока находится на ранней стадии разработки, его потенциал уже вызывает оптимизм у экспертов. По словам Дэйва Макнира, биогеохимика из Кентуккийского университета, зола гипераккумулирующих растений может концентрировать никель в количествах, на порядки превышающих его содержание в природной руде, при этом с гораздо меньшим уровнем примесей.

Фитомайнинг - гораздо более экологичная альтернатива традиционным горнодобывающим методам. Более того, эта технология может послужить эффективным инструментом для восстановления земель, загрязненных металлами, сделав их пригодными для использования в сельском хозяйстве.

Однако ученым предстоит решить еще немало проблем. Как отмечает Патрик Браун, ботаник из Калифорнийского университета в Дэвисе, основной проблемой на пути внедрения этого метода является относительно низкая продуктивность большинства известных гипераккумулирующих видов.

Тем не менее, если исследователям удастся решить эту проблему, фитомайнинг позволит обеспечить необходимые поставки ресурсов для перехода к зеленой экономике XXI века.