Çiçeklerden nasıl ağır metal elde edilebilir?

Çiçeklerden nasıl ağır metal elde edilebilir?

Kuzey Arnavutluk’ta, çiftçiler sarı hardal bitkileri arasında çalışarak nikel hasat ediyor. Burada yetiştirilen bitkiler, nikel, çinko, bakır, hatta altın venadir toprak elementleri gibi ağır metalleri yüksek miktarda bünyesinde biriktirebilen yaklaşık 700 hiperakümülatif türden biri.

Üstelik bu bitkiler metalleri gövde, yaprak ve özsuyunda depolayacak şekilde evrimleşmiş durumda. Bu sayede böcek ve hayvanlar ile hastalıklara karşı zehirli bir savunma mekanizması geliştiriyorlar; bitkiler için ise bu metaller tamamen zararsız kalıyor.

Kirli toprakları temizlemekten madenciliğe

Bilim insanları, maden ya da eritme tesisleri yüzünden kirlenmiş toprakları temizlemek için 1980’lerde bu tür bitkileri kullanmaya başladı. Hatta bu tür bir bitki sayesinde, Çernobil nükleer felaket sahasındaki topraklardan az miktarda da olsa radyoaktif sezyum temizlenebildi.

Fakat 1990’larda şu soru gündeme geldi: Bitkilerin topladığı onca değerli metali neden değerlendirmiyoruz? Bitkileri kullanarak topraktan ağır metalleri çıkarma fikri de “fitomadencilik” olarak adlandırıldı.

Aradan 30 yıl geçti ve bugün çiçek dikerek metal “madenciliği” yapma fikri ticari bir iş koluna dönüşmenin eşiğinde. Peki, bu yöntem gerçekten devasa endüstriyel madenlere rakip olabilir mi?

Bir iş modeli olarak fitomadencilik

Arnavutluk’un kuzeyindeki tarla, toprak yüksek miktarda nikel içerdiği için iyi verim alınabilecek gıda ürünleri yetiştirmek için uygun değil. Ancak burada geleneksel bir maden açmaya yetecek kadar yeterli nikel de bulunmuyor. Tropoje kasabası yakınındaki 10 hektarlık tarlanın sahibi olan Metalplant girişiminin kurucu ortağı Eric Matzner, bu nedenle bölgenin fitomadencilik için ideal olduğunu söylüyor. Matzner, “Minimum hedefimiz hektar başına üçte bir ton nikel” diye ekliyor.

Bu iş modelinde topraktaki nikel, Odontarrhena bitkileri sayesinde toplanıyor. Bu bitkiler metali emerek, gövdelerinde depoluyor. Hasat edilip kurutulduğunda, kuru ağırlıklarının yaklaşık yüzde 2’si nikelden oluşuyor. Metalplant, bitkileri öğütüp yakarak kül hâlinde konsantre “organik cevher” elde ediyor. Kül daha sonra sülfürik asitle yıkanarak sıvı hâle getiriliyor. Ardından süzülen bu sıvı, kristalleştirilerek nikel sülfata dönüştürülüyor. Elektrikli otomobillerin bataryalarında kullanılan bu maddeye, dünya genelinde hızla artan bir talep var.

Geleneksel madenciliğin zehirli atıkları

Hollanda’daki Wageningen Üniversitesi’nde fitomadencilik üzerine çalışan ve Botanickel şirketine danışmanlık yapan Antony van der Ent, “Fitomadenciliğin çevresel etkisi oldukça düşük” diyerek bu yöntemin çevreye neredeyse hiç zarar vermediğine dikkat çekiyor.

Endonezya’nın Sulawesi adasında geleneksel nikel madenciliği alanıFotoğraf: Adobe Stock/ Erberto Zani

Geleneksel metal madenciliği ise doğaya büyük zarar veriyor. Geniş alanların ormansızlaşmasına yol açıyor. Toprağa ve suya sızan, insanları ve yaban hayatını zehirleyebilen zehirli atık ve maden atıkları üretebiliyor. Üstelik enerji yoğun işlemler nedeniyle yüksek miktarda sera gazıemisyonuna neden oluyor. Ton metal başına 10 ila 59 ton emisyon ile nikel kirliliğe yol açan madenlerin başında geliyor.

Tam da bu noktada fitomadencilik çok daha iklim dostu bir alternatif olarak öne çıkıyor. Van der Ent, “Metal mahsulü büyük miktarda karbonu yakalar. Bitkiler yakıldığında bu karbon atmosfere geri salınır ancak neredeyse sıfır karbon emisyonuyla son derece saf nikel ortaya çıkar” diye konuşuyor.

Ayrıca fitomadencilik, çorak ve topraktaki metaller nedeniyle tarıma elverişsiz olduğu düşünülen arazileri hedef alıyor. Michigan Teknoloji Üniversitesi’nden biyokimyacı Rupali Datta, “Bu araziler, topraktaki metallerden arındırılıyor. Temizlik tamamlandığında alan ormanlaştırma ya da rekreasyon amaçlı kullanılabilir” diyor.

Elektrikli araç bataryaları nikel talebini artırıyor

Bitkiler aslında pek çok metal türünü topraktan çekebiliyor. Ancak bilim insanları ve şirketler fitomadenciliği şimdilik sadece nikel üretiminde kullanıyor. Nikel, Endonezya’dan Filipinler’e, Brezilya’dan Güney Afrika ve ABD’ye uzanan geniş bir coğrafyada, dünyanın birçok yerinde toprağın yüzeyinde bolca bulunuyor.

Uluslararası Enerji Ajansı’na göre, elektrikli araç bataryalarına yönelik küresel talep nedeniyle nikel ihtiyacının 2050’ye kadar iki katına çıkması bekleniyor. Bugün arzın büyük bölümü, toprakta nikel yoğunluğu yüksek olan Endonezya’da Çinli şirketlerin işlettiği madenlerden sağlanıyor. Fitomadencilik ise nikel oranı görece düşük ülkelerde alternatif bir kaynak olarak kullanılabilir ve bu ülkelerin kendi arzlarını güvence altına almalarına yardımcı olabilir.

Fitomadencilik buna değer mi?

Stratejik araştırma şirketi BloombergNEF, fitomadenciliğin şu anda nikel alıcıları için fazla maliyetli olacağını öngörüyor. Metalplant ise üretim maliyetlerini açıklamasa da elde ettiklerin nikelin fiyatını piyasa değeriyle eşitlemeyi hedeflediklerini belirtiyor

Rinorea bengalensis yaprağında biriken nikel elementiFotoğraf: Antony van der Ent

Şirketin kurucu ortağı Eric Matzner, “Amacımız maliyet eşitliğini kanıtlamak. Biz buna yeşil avantaj ya da yeşil temettü diyoruz; aynı maliyete daha kaliteli bir ürün sunuyoruz” ifadelerini kullanıyor. Ayrıca Metalplant, tarımı karbon yakalama ile birleştirip karbon kredisi satarak kârlılığını artırmayı da hedefliyor.

Girişim üçüncü üretim sezonunda, Arnavutluk’taki 10 hektarlık tarlasında 3 tondan fazla nikel hasat ettiklerini açıkladı. Bu miktar, dünyanın farklı bölgelerindeki bilim insanlarının da ulaşmayı hedeflediği bir seviye. Ancak bu, geleneksel madenlerin yalnızca yarım saatte çıkarabildiği nikel miktarına denk geliyor.

Fitomadencilik geleneksel madenciliğin yerini alabilir mi?

Bir geleneksel yöntemleri kullanan bir nikel madeninin yıllık üretimini yakalayabilmek için yaklaşık 200 bin hektar, yani New York’un 2,5 katı büyüklüğünde bir tarlaya ihtiyaç var. Bugünkü küresel nikel üretiminin tamamını fitomadencilikle karşılamak için ise Tunus büyüklüğünde, yani 15 milyon hektar arazi gerekiyor.

BloombergNEF’in metaller piyasası analisti Kwasi Ampofo, ölçek ekonomisinin belirleyici olduğuna dikkat çekerek, “Alan büyüdükçe maliyet düşüyor; ama fitomadencilikte asıl zorluk maliyet değil, arazi bulmak” diyor.

Michigan Teknoloji Üniversitesi’nden biyokimyacı Rupali Datta da benzer şekilde, “Fitomadencilik kesinlikle geleneksel madenciliğin yerini alamaz, ancak ek bir süreç olabilir” diye vurguluyor. Datta’ya göre, binlerce hektarlık tek ürün tarımı yapılan tarlalar da pek çevre dostu değil: “Yoğun tarım yapılan her yerde gübre,pestisit ve su kullanımı kaçınılmazdır; bu fitomadencilik için de geçerli.”

Araştırmacı Antony van der Ent ise yöntemin küçük ölçekli topluluklar için fırsat sunduğunu düşünüyor: “Ben potansiyeli burada görüyorum. Yerel halk hem topraklarını temizleyebilir hem de nikel satarak gelir elde edebilir.”