Phytomining, aneb když kovy vzácných zemin těží místo rypadel rostliny

Čistá energie má hezký cíl, ale hodně špinavý začátek. Bez kovů vzácných zemin se neobejde řada moderních technologií – od elektromotorů po vysoce účinné větrné elektrárny. Jejich těžba však ničí krajinu a posiluje globální závislosti. Vědci nyní přicházejí s překvapivým řešením: místo těžké techniky by mohly vzácné kovy „těžit“ rostliny. Svět si žádá obnovitelné zdroje energie, čisté technologie, udržitelnost. Ale bez tzv. vzácných zemních minerálů, vzácných zemin, to bohužel možné není. Neobejde se bez nich moderní elektronika, magnety turbín větrných elektráren, pokročilé bateriové systémy a další zelené vychytávky.

Byť jich je pro takové aplikace vždy zapotřebí jen opravdu decentní množství, je jejich přítomnost pro vlastní fungování zmíněných technologií zásadní. Jsou tou pomyslnou špetkou, která dochutí celý kotel polévky. Špetkou, kterou ale není čím zastoupit nebo nahradit.

Příklad? V třímegawattové větrné elektrárně, kolosu s gondolou a rotorem vážícím 350 tun, je toho „vzácného“ neodymu jen asi šest metráků. Poměr jeho hmotnosti vůči celku elektrárny je jen asi 0,16 procent.

Barevná obrazovka chytrého telefonu nese jeden jediný miligram europia. V hmotnosti chytrého telefonu je naprosto nepatrným zlomkem objemové hmotnosti, tvoří jen asi 0,0005 procent. Podstatné ale není to, že z jednoho gramu europia, byste tedy dokázali vyrobit mobilních telefonů tisíc. Důležitější je, že bez toho nepatrného smítka europia nevyrobíte žádný.

Právě to přidává zemním materiálům na významu dost zásadním způsobem a činí je v našich spotřebních měřítcích „vzácné“. Ve skutečnosti vlastně vzácné moc nejsou, jsou jen v zemské kůře velmi skrovně koncentrované.

Když budete dostatečně dlouho a vytrvale kopat, na nějaké určitě narazíte. Jen tedy, k tomu abyste získali kilogram europia, byste museli – pochopitelně na tom správném místě – procesně zpracovat přes sto tun horniny. A ten nepoměr objemů, extrémně nízká míra výtěžnosti, vysoké nároky na extrakci a zpracování hornin, materiály ze vzácných minerálů prodražují.

Jehla v kupce sena

Těžba vzácných zemních minerálů připomíná docela věrně hledání jehly v kupce sena. Jen je tedy nehledáte v nějaké nakupené sušině, ale bagrujete kolesovými rypadly a odtěžujete přitom kilometry krychlové půdy. Za sebou přitom zanecháváte absolutní spoušť a zdevastovanou krajinu, která ani vzdáleně nepřipomíná to, co reklamy na udržitelnou budoucnost obvykle slibují.

Asi nepřekvapí, že tím největším těžařem a zpracovatelem vzácných zemních minerálů je Čína, která na životní prostředí příliš nehledí, a proto také ovládá globální dodavatelský řetězec. Příslib čisté energie a nezávislosti tak paradoxně vyvolává velmi silnou závislost na zdrojích, těžených kdesi v Asii.

Je to současně do značné míry diktováno tím, že ekonomická návratnost těžby narůstá až s užitými kapacitními měřítky, a většina zemí světa si nehodlá svévolně zdevastovat území vlastního státu honbou za vzácnými zemními minerály.

Ten příslib s hledáním jehly v kupce sena se ale hodí si pamatovat.

Protože pokud jste se někdy v takové příslovečně pohádkové situaci náhodou ocitli, víte, že nepatrné jehly, hřebíky a připínáčky se docela dobře hledají magnetem. Ostatně, i při těžbě a separaci vzácných zemních minerálů se s tím dá pracovat.

Ale existují i efektivnější a k přírodě mnohem citlivější řešení.

Řešení, která umožňují těžit vzácné zemní minerály v průmyslových měřítcích, a přitom si vlastně nežádají těžbu v pravém smyslu. Jinými slovy, můžete se dobrat vzácných zemin, aniž byste museli kopnout do země.

Jak uvádí výzkumníci z Čínské akademie věd, tu špinavou a pro životní prostředí dost neblahou práci mohou za lidi a stroje odvést rostliny. Skrze tzv. phytomining. Cosi, co si můžeme přeložit jako „fytotěžba“, „fytodobývání“.

Je to poměrně nová ekologická strategie, strategie využívající vlastnosti rostlinných hyperakumulátorů k extrakci kovů z půdy. Než si ji přiblížíme v praxi, je třeba udělat si malou odbočku. K „metodě“, kterou už ve vztahu k managementu životního prostředí známe a docela slušně využíváme. Jde o tzv. fytoremediaci.

Když rostliny léčí půdu

Představte si například pozemek se zamořenou, kontaminovanou půdou.

Technické řešení by bylo tu půdu nechat vybagrovat, „ošetřit“ například pyrolýzou, promíchat s kompostem a vrátit nazpět. Což je, v měřítku odtěžených tun kontaminované zeminy, nesmírně náročné a nákladné. Anebo – což je už metoda fytoremediace – na zmíněném pozemku vysadíte specifické druhy rostlin. Jež při svém růstu, kořeny, vysají spolu s živinami i ony nečistoty. Které bezpečně uloží ve své biomase, v zelených listech.

Na vás pak je jen jednou dvakrát za sezónu na takový pozemek vyrazit a ty „jedem nasáklé“ rostliny posekat a jejich biomasu odstranit. Nezabere to hned, chce to několikaleté opakování.

Ale nakonec se doberete prakticky totožného výsledku jako při technickém řešení, jen se zlomkem původních nákladů. Při fytoremediaci to rostliny zkrátka vyčistí za vás.

Celé to vysvětlení s jsme si samozřejmě hodně zjednodušili a zkrátili, ale základní princip je tím dostatečně naznačený. A právě ten princip se dá podle čínských badatelů aplikovat i u fytotěžby, fytodolování.

Publikovali o tom studii v odborném žurnálu Environmental Science & Technology.

V krátkosti: Rostliny, které jsou schopny vázat a ve své biomase akumulovat kovy, nemusí být nutně využívány jen k čištění půdy, ale k cílené extrakci. Zvláště vhodná je k tomu například rostlinka Blechnum orientale, blízká příbuzná naší Blechnum spicant. Žebrovice různolisté.

I když navenek vypadá jako docela fádní kapradina (dobře, ne až tak fádní – je to ta hezčí z našich kapradin), disponuje schopností ukládat v sobě prvky vzácných zemin. V případě žebrovice je to tedy spíš super-schopnost a čínští výzkumníci se jí nebojí nazývat hyper-akumulátorem.

Těžba kapradinou místo bagrů

K tomu názoru dospěli poté, co se s pomocí výkonného mikroskopického zobrazování a chemické analýzy podívali „dovnitř“ jejích listů. Zjistili, že se uvnitř zelených částí této kapradiny ukládá monazit, sloučenina bohatá na vzácné zemní kovy, a tím pádem dochází i k ukládání prvků, jako je neodym, lanthan a cer. Je to poprvé, co vědci pozorovali rostlinu, která něco takového dělá.

Domyšleno do důsledků, výsadbou, podporou růstu a povrchovou sklizní této čínské verze kapradiny by bylo možné jímat zpod země minerály vzácných kovů za normálních podmínek, bez vysokého tepla a tlaku, které jsou obvykle potřebné k efektivní extrakci.

Jedna jediná kapradina pochopitelně „nevytáhne“ dost horniny na to, aby to postačilo k průmyslovému zhodnocení. Ale v horizontu extrakční plantáže kapradin? To už by mohlo být zajímavé. A pro životní prostředí určitě méně závažné než velkokapacitní těžba s pomocí rypadel a bagrů.

Kapradina by mohla sehrát roli "magnetu", která z té pomyslné kupky sena natáhne onu jehlu vzácných zemních minerálů.

Čínští vědci, kteří za objevem stojí, konkrétně Liuqing He a další, připomínají, že prvky vzácných zemin jsou sice klíčové kovy pro čistou energii a hi-tech aplikace, ale přesto jejich těžba čelí environmentálním výzvám. Ona fytotěžba by mohla zajistit, že ta k životnímu prostředí tolik kontroverzní těžba vzácných zemních minerálů by konečně kontroverzní být přestala. Metody fytotěžby naznačují, že budoucnost zelených technologií by mohla být opravdu doslovně zelená.

---

reklama

---