Agromining: alla ricerca di piante brasiliane che accumulano metalli

Ambiente

Con informazioni di Agência FAPESP - 16 luglio 2025

Si stima che gli iperaccumulatori di metalli, come Pycnandra acuminata , rappresentino solo lo 0,2% di tutte le piante attualmente conosciute. [Immagine: Henry Benoit/Wikimedia]

Piante che accumulano metalli

I ricercatori dell'Università Rurale Federale di Pernambuco (UFRPE) sono impegnati in una vera e propria crociata alla ricerca di piante che accumulano metalli in grandi quantità , meglio note come iperaccumulatrici di metalli.

Queste piante possono poi essere coltivate, raccolte e lavorate per estrarre i metalli, un'attività economica emergente chiamata fitominatura o agromining .

Le piante sono molto ghiotte di alcuni elementi chimici, come azoto, fosforo e potassio (NPK), ma in genere non tollerano i metalli, soprattutto in alte concentrazioni. Tuttavia, sono noti da tempo rari casi di piante che accumulano metalli in concentrazioni estremamente elevate , come nichel, zinco, rame, manganese e persino oro.

Ciò che il team del professor Clístenes do Nascimento sta cercando sono varietà nazionali di queste piante, già utilizzate nell'agroindustria in Albania, Australia, Indonesia e Malesia.

"Abbiamo già trovato nel Paese alcune specie di piante che iperaccumulano nichel, zinco e manganese, tra cui alcune nuove, precedentemente sconosciute, che sono disponibili per iniziare i test nelle serre e sul campo, per portarle alle aziende minerarie e implementarle nei technosol [substrati minerali prodotti dai rifiuti minerari]", ha spiegato il ricercatore durante una conferenza tenuta al convegno annuale della Società brasiliana per il progresso della scienza (SBPC), che si terrà fino a sabato presso il campus dell'UFRPE a Recife.

Secondo Clístenes, si stima che gli iperaccumulatori di metalli rappresentino solo lo 0,2% di tutte le piante attualmente conosciute, un universo di 350.000-400.000 specie catalogate. Due di queste, come Pycnandra acuminata , sono già utilizzate commercialmente per l'agromining.

Il team ha già fatto progressi nell'utilizzo di una pianta ( Atriplex nummularia ) per catturare il problematico cadmio. [Immagine: Cicero Aparecido Ferreira Araújo et al. - 10.1016/j.jhazmat.2025.137955]

Agromining

Nell'agromining, le piante iperaccumulatrici ideali sono quelle con un'elevata capacità di bioconcentrazione, ovvero che possono trattenere il nichel, ad esempio. Inoltre, devono avere un'elevata capacità di traslocare i metalli nella parte aerea (la parte che cresce al di sopra del suolo, inclusi fusto, foglie, fiori e frutti) e un'elevata produzione di biomassa per essere incenerite: il minerale viene quindi estratto dalle loro ceneri.

Per essere considerata un iperaccumulatore, una specie vegetale deve avere la capacità di assorbire più di 100 microgrammi per grammo di cadmio, oppure più di 300 di cobalto, più di 1.000 di nichel, 3.000 di zinco e 10.000 di manganese.

"Nel caso del nichel, per essere considerato efficiente per l'agromining, una specie vegetale candidata deve essere in grado di produrne 10 tonnellate per ettaro", ha spiegato il ricercatore: "Stiamo promuovendo una vera e propria caccia in tutto il Paese, che ha un grande potenziale per questa zona perché ha la maggiore biodiversità vegetale del pianeta".

Attraverso studi sul campo condotti a Niquelândia, Goiás, dove si trovano grandi riserve di nichel, i ricercatori hanno identificato alcune specie di interesse. Tuttavia, presentano ancora dei limiti, come la scarsa crescita in ambienti diversi dal Cerrado, la scarsa produzione di biomassa e l'accumulo limitato di metallo.

"Raggiungono la soglia di concentrazione di nichel per essere considerati iperaccumulatori pari a 1.000 ppm [parti per milione] del metallo nella parte aerea, ma non raggiungono l'obiettivo di 10.000 ppm, il che li renderebbe interessanti per l'uso commerciale", ha affermato Clístenes.

Fluorescenza a raggi X di un frutto iperaccumulatore, che mostra il nichel in rosso, il calcio in verde e il potassio in blu. [Immagine: Sustainable Minerals Institute/University of Queensland]

A caccia di iperaccumulatori

Nel tentativo di identificare i candidati ideali per gli iperaccumulatori di metalli in Brasile, i ricercatori hanno collaborato con le principali società minerarie del Paese per condurre studi sul campo nelle aree minerarie e in altri luoghi in cui si trovano i cosiddetti terreni ultramafici (originati da rocce molto ricche di nichel, cromo e cobalto, ad esempio).

Secondo il ricercatore, questo tipo di terreno occupa tra l'1% e il 3% della superficie terrestre, presenta bassi livelli di nutrienti essenziali per le piante come azoto, fosforo, potassio e calcio, e un elevato rapporto di magnesio. "Affinché un terreno sia idoneo all'agricoltura, generalmente deve contenere più calcio che magnesio. Nel caso dei terreni ultramafici, questo rapporto è invertito: presentano proporzioni maggiori di magnesio rispetto al calcio", ha spiegato il ricercatore.

"Pertanto, le piante che sono riuscite ad adattarsi a questi ambienti nel corso di milioni di anni sono molto speciali perché alcune sono in grado di evitare di assorbire i metalli presenti in questi terreni, come nichel, cromo, cobalto e ferromanganese. Altre, come le piante iperaccumulatrici, hanno sviluppato la capacità di crescere in questi terreni poveri di nutrienti, ricchi di metalli pesanti tossici per altre specie, e di assorbirli in alte concentrazioni", ha aggiunto.

Si prevede che la ricerca di piante iperaccumulatrici autoctone del Brasile acquisirà ulteriore slancio con la recente approvazione da parte del Consiglio Nazionale per lo Sviluppo Scientifico e Tecnologico (CNPq) della creazione dell'Istituto Nazionale di Biotecnologia per il Settore Minerario (Inabim), coordinato da Clístenes e con sede presso l'UFRPE. Uno degli obiettivi dell'Inabim è trovare soluzioni alle sfide nazionali, come il recupero delle aree degradate dall'attività mineraria, l'utilizzo dei rifiuti e la produzione di nuovi materiali.

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