Tarımsal madencilik: Metalleri biriktiren Brezilya bitkilerinin aranması

Çevre

Agência FAPESP'den alınan bilgilerle - 16 Temmuz 2025

Pycnandra acuminata gibi metal hiperakümülatörlerinin, şu anda bilinen tüm bitkilerin yalnızca %0,2'sini temsil ettiği tahmin ediliyor. [Görsel: Henry Benoit/Wikimedia]

Metalleri biriktiren bitkiler

Pernambuco Federal Kırsal Üniversitesi'ndeki (UFRPE) araştırmacılar , metalleri yüksek seviyelerde biriktiren, daha çok metal hiperakümülatörleri olarak bilinen bitkileri aramak için gerçek bir sefere çıktılar.

Bu bitkiler daha sonra yetiştirilebilir, hasat edilebilir ve işlenerek metaller çıkarılabilir; bu yeni ekonomik faaliyete fitominasyon veya tarımsal madencilik adı verilir.

Bitkiler azot, fosfor ve potasyum (NPK) gibi bazı kimyasal elementlere çok düşkündür, ancak metallerle, özellikle de yüksek konsantrasyonlarda, genellikle iyi geçinemezler. Bununla birlikte, bitkilerin nikel, çinko, bakır, manganez ve hatta altın gibi metalleri aşırı yüksek konsantrasyonlarda biriktirdiği nadir durumlar uzun zamandır bilinmektedir.

Profesör Clístenes do Nascimento'nun ekibinin aradığı şey, Arnavutluk, Avustralya, Endonezya ve Malezya'da tarımsal madencilikte halihazırda kullanılan bu bitkilerin ulusal çeşitleridir.

"Ülkede nikel, çinko ve manganezi aşırı biriktiren bazı bitki türlerini bulduk. Bunlar arasında daha önce bilinmeyen bazı yeni türler de var. Bunları seralarda ve arazide test etmeye, madencilik şirketlerine götürmeye ve teknosollerde [maden atıklarından üretilen mineral substratlar] uygulamaya koymaya hazırız." diye açıkladı araştırmacı. Cumartesi gününe kadar Recife'deki UFRPE kampüsünde gerçekleşecek olan Brezilya Bilim İlerlemesi Derneği'nin (SBPC) Yıllık Toplantısı'nda verdiği bir konferansta.

Clístenes'e göre, metal hiperakümülatörlerin şu anda bilinen tüm bitkilerin yalnızca %0,2'sini oluşturduğu tahmin ediliyor; bu da 350.000 ila 400.000 kataloglanmış türden oluşan bir evreni temsil ediyor. Bunlardan ikisi, örneğin Pycnandra acuminata , halihazırda tarımsal madencilik için ticari olarak kullanılıyor.

Ekip, sorunlu kadmiyumu yakalamak için bir bitki ( Atriplex nummularia ) kullanma konusunda ilerleme kaydetti. [Görsel: Cicero Aparecido Ferreira Araújo ve diğerleri - 10.1016/j.jhazmat.2025.137955]

Tarımsal madencilik

Tarımsal madencilikte ideal hiperakümülatör bitkiler, yüksek biyokonsantrasyon kapasitesine sahip olanlardır; yani örneğin nikeli tutabilirler. Ayrıca, metalleri havadaki kısmına (gövde, yapraklar, çiçekler ve meyveler dahil olmak üzere yer üstünde büyüyen kısım) taşıma kapasitesi yüksek olmalı ve yakılabilmeleri için yüksek biyokütle üretimine sahip olmalıdırlar; cevher daha sonra küllerinden çıkarılır.

Bir bitki türünün hiperakümülatör sayılabilmesi için gram başına 100 mikrogramdan fazla kadmiyum, gram başına 300 mikrogramdan fazla kobalt, binden fazla nikel, binden fazla çinko ve binden fazla manganez absorbe edebilme kapasitesine sahip olması gerekir.

"Nikelin tarımsal madencilikte verimli sayılabilmesi için, aday bitki türünün hektar başına 10 ton üretim yapabilmesi gerekiyor," diye açıklıyor araştırmacı: "Ülke genelinde gerçek anlamda bir avlanmayı teşvik ediyoruz, bu bölge için büyük bir potansiyel taşıyor çünkü gezegendeki en büyük bitki çeşitliliğine sahip."

Araştırmacılar, büyük nikel rezervlerinin bulunduğu Goiás'ın Niquelândia bölgesinde yürütülen saha çalışmalarıyla ilgi çekici bazı türler tespit ettiler. Ancak, Cerrado dışındaki ortamlarda iyi büyümemeleri, düşük biyokütle üretmeleri ve az miktarda metal biriktirmeleri gibi bazı sınırlamaları hâlâ mevcut.

Clístenes, "Havai kısımda 1.000 ppm [milyonda parça] metalin hiperakümülatör olarak kabul edilmesi için nikel konsantrasyon eşiğine ulaşıyorlar, ancak ticari kullanım için onları ilginç kılacak olan 10.000 ppm hedefine ulaşmıyorlar" dedi.

Kırmızı renkte nikel, yeşil renkte kalsiyum ve mavi renkte potasyum gösteren bir hiperakümülatör meyvenin X-ışını floresansı. [Görsel: Sürdürülebilir Mineraller Enstitüsü/Queensland Üniversitesi]

Hiperakümülatörleri avlamak

Brezilya'da ideal metal hiperakümülatör adaylarını belirlemeye çalışan araştırmacılar, ülkenin önde gelen madencilik şirketleriyle ortaklık kurarak madencilik alanlarında ve ultramafik toprakların (örneğin nikel, krom ve kobalt açısından çok zengin kayalardan kaynaklanan) bulunduğu diğer yerlerde saha çalışmaları yürüttüler.

Araştırmacıya göre, bu toprak türü Dünya yüzeyinin %1 ila %3'ünü kaplar, azot, fosfor, potasyum ve kalsiyum gibi temel bitki besinleri düşük seviyelerde bulunur ve yüksek bir magnezyum oranına sahiptir. "Bir toprağın tarıma uygun olması için genellikle magnezyumdan daha fazla kalsiyuma sahip olması gerekir. Ultramafik topraklarda ise bu oran tam tersidir: Kalsiyumdan daha yüksek oranda magnezyum içerirler," diye açıklıyor araştırmacı.

"Bu nedenle, milyonlarca yıldır bu ortamlara uyum sağlamayı başaran bitkiler çok özeldir çünkü bazıları bu topraklarda bulunan nikel, krom, kobalt ve ferromanganez gibi metalleri emmekten kaçınabilir. Hiperakümülatörler gibi diğerleri ise, diğer türler için toksik olan ağır metaller açısından zengin, besin açısından fakir bu topraklarda büyüme ve bunları yüksek konsantrasyonlarda emme yeteneği geliştirmiştir," diye ekledi.

Brezilya'ya özgü hiperakümülatör bitki arayışının, Ulusal Bilimsel ve Teknolojik Kalkınma Konseyi'nin (CNPq) yakın zamanda Clístenes tarafından koordine edilen ve UFRPE'de bulunan Maden Sektörü için Ulusal Biyoteknoloji Enstitüsü'nün (Inabim) kurulmasını onaylamasıyla daha da ivme kazanması bekleniyor. Inabim'in hedeflerinden biri, madencilik nedeniyle bozulmuş alanların restorasyonu, atık kullanımı ve yeni malzeme üretimi gibi ulusal zorluklara çözümler bulmaktır.

Diğer haberler:

Daha fazla konu