Rośliny zamiast kopalni. Te sadzonki potrafią odzyskiwać cenne metale

Nie szanujemy ziemi. Ludzkość doprowadziła do zanieczyszczenia ogromnych połaci gleby trwałymi związkami organicznymi (TZO) i toksycznymi metalami. To szkodzi ludzkiemu zdrowiu, ale nie tylko. Uwięzione w glebie metale przydałyby się gdzie indziej, zwłaszcza, że zasoby cennych metali o krytycznym znaczeniu dla technologii wyczerpują się. 

Rozwiązaniem może być tzw. fitoremediacja - proces polegający na wykorzystywaniu modyfikowanych genetycznie roślin do oczyszczania zanieczyszczonego środowiska oraz fitomining, czyli metoda odzyskiwania za ich pomocą cennych metali. Substancje takie jak polichlorowane bifenyle i dioksyny są toksycznyme i rakotwórcze. Powstają głównie w procesach przemysłowych i produkcji chemicznej, a gdy raz trafią do środowiska, mogą opierać się biodegradacji przez dziesięciolecia, przenikając do wody i gleby.

Rozwiązanie? Korzenie. Gęsta sieć roślinnych korzeni przenikających głęboko glebę. Rośliny nie potrafią same z siebie rozkładać większości TZO. Ale bakterie mają do dyspozycji cały arsenał enzymów, które są w stanie rozkładać nawet najbardziej oporne chemikalia. Rośliny modyfikowane genetycznie (GM) mogą być projektowane tak, aby produkowały enzymy degradujące chemikalia. 

Przykładowo ryż, którego DNA zostało zmodyfikowane tak, by produkował związek zwany hydrolazą tiocyjanianową pochodzący z bakterii Thiobacillus thioparus może skutecznie rozkładać tiocyjanian z przemysłowych odpadów kopalnianych. Bakteryjny enzym P450, produkowany przez zmodyfikowane genetycznie proso, może z kolei rozkładać RDX - wojskowy materiał wybuchowy, który często skaża tereny wojskowych poligonów. 

To nie koniec możliwych zastosowań zmodyfikowanych genetycznie roślin. 

Metale i zasoby o znaczeniu krytycznym dla przemysłu - w tym metale z grupy platynowców, metale szlachetne, takie jak złoto i srebro, oraz pierwiastki ziem rzadkich są często obiektem geopolitycznych napięć. Ich wydobycie jest bardzo szkodliwe dla środowiska, a łańcuchy zaopatrzeniowe wątpliwe. Jednocześnie, mimo starań inżynierów, nie udało się jeszcze znaleźć rozwiązań pozwalających na wyeliminowanie ich z nowoczesnych technologii. 

Tymczasem duże ilości tych metali można znaleźć w zupełnie nieoczekiwanych miejscach. Przykładowo platyna jest powszechnie spotykana w glebie w pobliżu szos, do której trafia wprost z samochodowych katalizatorów. Stężenia są jednak zbyt niskie, aby opłacało się wydobywać ją przy pomocy konwencjonalnych metod. Fitomining pozwalałby na wydobycie z gleby zanieczyszczających ją metali nawet w bardzo trudno dostępnych miejscach. Co więcej, proces nie wymaga wielkich nakładów i może potencjalnie być prowadzony nawet przez drobnych rolników na skażonych obszarach. 

Pobieranie metali przez rośliny zaczyna się od tego, że korzenie roślin i związane z nimi drobnoustroje wydzielają związki rozpuszczające metale w glebie. Po wchłonięciu metale są neutralizowane przez enzymy i transportowane w górę rośliny. Naukowcy znają już około 700 roślin "hiperakumulatorowych", które mają zdolność wzrostu w naturalnie występujących środowiskach zawierających metale i przyswajania ich.

Rośliny gromadzą w swoich organizmach metale w stężeniach nawet tysiące razy powyżej poziomów środowiskowych. Przechowują w ten sposób szereg metali i niemetali, w tym arsen, kadm, miedź, kobalt, mangan czy neodym. W przeprowadzonych w Albanii testach pole obsadzone niepozornym kwiatkiem Odontarrhena chalcidica dawało nawet 100 kg niklu rocznie. Po zbiorze biomasa roślinna może zostać spopielona, wytwarzając ciepło jako produkt uboczny, a następnie sole niklu o wysokiej czystości są odzyskiwane za pomocą obróbki chemicznej.

Chociaż nadal istnieją kontrowersje dotyczące stosowania upraw GMO, są one dość powszechne w Stanach Zjednoczonych, Brazylii, Argentynie i Indiach. Wiele wskazuje, że o wiele łatwiej jest przekonać ludzi do tego, by zgodzili się na uprawę zmodyfikowanych genetycznie roślin, jeśli te nie mają być spożywane przez człowieka ani przez zwierzęta hodowlane.