Agromining: Zoektocht naar Braziliaanse planten die metalen accumuleren

Omgeving

Met informatie van Agência FAPESP - 16 juli 2025

Er wordt geschat dat metaal-hyperaccumulatoren, zoals Pycnandra acuminata , slechts 0,2% van alle momenteel bekende planten vertegenwoordigen. [Afbeelding: Henry Benoit/Wikimedia]

Planten die metalen verzamelen

Onderzoekers van de Federale Plattelandsuniversiteit van Pernambuco (UFRPE) zijn op een ware kruistocht op zoek naar planten die metalen in grote hoeveelheden opslaan , beter bekend als metaalhyperaccumulatoren.

Deze planten kunnen vervolgens worden gekweekt, geoogst en verwerkt om de metalen te extraheren. Deze opkomende economische activiteit wordt fytomining of agromining genoemd.

Planten zijn dol op bepaalde chemische elementen, zoals stikstof, fosfor en kalium (NPK), maar ze kunnen doorgaans niet goed tegen metalen, vooral niet in hoge concentraties. Er zijn echter al lang zeldzame gevallen bekend van planten die metalen in extreem hoge concentraties accumuleren , zoals nikkel, zink, koper, mangaan en zelfs goud.

Wat het team van professor Clístenes do Nascimento zoekt, zijn nationale variëteiten van deze planten, die al worden gebruikt in de landbouw in Albanië, Australië, Indonesië en Maleisië.

"We hebben al een aantal plantensoorten gevonden in het land die nikkel, zink en mangaan hyperaccumuleren - waaronder een aantal nieuwe, die we eerder niet kenden. We kunnen deze testen in kassen en in het veld, meenemen naar mijnbouwbedrijven en implementeren in technosols [minerale substraten geproduceerd uit mijnafval]", legde de onderzoeker uit tijdens een lezing op de jaarlijkse bijeenkomst van de Braziliaanse Vereniging voor de Bevordering van de Wetenschap (SBPC), die tot en met zaterdag plaatsvindt op de campus van de UFRPE in Recife.

Volgens Clístenes vertegenwoordigen metaalhyperaccumulators naar schatting slechts 0,2% van alle momenteel bekende planten – een universum van 350.000 tot 400.000 gecatalogiseerde soorten. Twee daarvan, zoals Pycnandra acuminata , worden al commercieel gebruikt voor landbouwdoeleinden.

Het team heeft al vooruitgang geboekt met het gebruik van een plant ( Atriplex nummularia ) om het problematische cadmium af te vangen. [Afbeelding: Cicero Aparecido Ferreira Araújo et al. - 10.1016/j.jhazmat.2025.137955]

Agromining

In de landbouw zijn ideale hyperaccumulerende planten die een hoge bioconcentratiecapaciteit hebben – dat wil zeggen, ze kunnen bijvoorbeeld nikkel vasthouden. Bovendien moeten ze een hoge capaciteit hebben om metalen te transporteren naar het bovengrondse deel (het deel dat boven de grond groeit, inclusief de stengel, bladeren, bloemen en vruchten) en een hoge biomassaproductie hebben om te worden verbrand – het erts wordt vervolgens uit de as gewonnen.

Om als hyperaccumulator te worden beschouwd, moet een plantensoort meer dan 100 microgram cadmium per gram kunnen opnemen, of meer dan 300 microgram kobalt, meer dan 1.000 microgram nikkel, 3.000 microgram zink en 10.000 microgram mangaan.

"In het geval van nikkel moet een kandidaat-plantensoort, om als efficiënt voor landbouwdoeleinden te worden beschouwd, 10 ton per hectare kunnen produceren", legt de onderzoeker uit. "We promoten een ware jacht in het hele land, wat een groot potentieel heeft voor dit gebied, omdat het de grootste plantenbiodiversiteit ter wereld heeft."

Door veldonderzoek in Niquelândia, Goiás, waar grote nikkelreserves aanwezig zijn, identificeerden onderzoekers enkele interessante soorten. Ze hebben echter nog steeds beperkingen, zoals dat ze niet goed groeien in andere omgevingen dan de Cerrado, weinig biomassa produceren en weinig metaal opslaan.

"Ze bereiken de drempelwaarde voor nikkelconcentratie om als hyperaccumulatoren te worden beschouwd, namelijk 1.000 ppm [parts per million] van het metaal in het bovengrondse deel, maar ze halen niet de doelstelling van 10.000 ppm, wat ze interessant zou maken voor commercieel gebruik", aldus Clístenes.

Röntgenfluorescentie van een hyperaccumulatorvrucht, met nikkel in het rood, calcium in het groen en kalium in het blauw. [Afbeelding: Sustainable Minerals Institute/University of Queensland]

Op jacht naar hyperaccumulatoren

Om kandidaten voor ideale metaalhyperaccumulatoren in Brazilië te identificeren, zijn onderzoekers een partnerschap aangegaan met de belangrijkste mijnbouwbedrijven van het land. Ze hebben veldonderzoek gedaan in mijngebieden en op andere plaatsen waar zogenoemde ultramafische bodems (die bijvoorbeeld afkomstig zijn van gesteenten die zeer rijk zijn aan nikkel, chroom en kobalt) worden gevonden.

Volgens de onderzoeker beslaat dit type bodem tussen de 1% en 3% van het aardoppervlak, heeft het lage gehaltes aan essentiële voedingsstoffen voor planten zoals stikstof, fosfor, kalium en calcium, en een hoge magnesiumverhouding. "Om een bodem geschikt te maken voor landbouw, heeft deze over het algemeen meer calcium dan magnesium nodig. In het geval van ultramafische bodems is deze verhouding omgekeerd: daar is het magnesiumgehalte hoger dan het calciumgehalte", legde de onderzoeker uit.

"Daarom zijn de planten die zich in de loop van miljoenen jaren aan deze omgevingen hebben weten aan te passen, heel bijzonder. Sommige planten zijn namelijk in staat de opname van metalen uit deze bodems, zoals nikkel, chroom, kobalt en ferromangaan, te vermijden. Andere, zoals hyperaccumulators, hebben het vermogen ontwikkeld om te groeien in deze voedingsarme bodems, rijk aan zware metalen die giftig zijn voor andere soorten, en deze in hoge concentraties op te nemen", voegde hij eraan toe.

De zoektocht naar hyperaccumulatorplanten uit Brazilië zal naar verwachting verder toenemen met de recente goedkeuring door de Nationale Raad voor Wetenschappelijke en Technologische Ontwikkeling (CNPq) van de oprichting van het Nationaal Instituut voor Biotechnologie voor de Minerale Sector (Inabim), gecoördineerd door Clístenes en gevestigd bij de UFRPE. Een van de doelstellingen van Inabim is het vinden van oplossingen voor nationale uitdagingen, zoals het herstel van gebieden die zijn aangetast door mijnbouw, het gebruik van afval en de productie van nieuwe materialen.

Ander nieuws over:

Meer onderwerpen