Smakämnen övergången till förnybar energi kommer att kräva en enorm mängd material, och det finns farhågor om att vi snart kan möta brist på vissa kritiska metaller. Forskare från USA:s regering tror att vi kan repa in växter för att bryta efter dessa metaller med deras rötter.

Grön teknik som solenergi och elfordon används i en aldrig tidigare skådad takt, men detta anstränger också leveranskedjor som stöder dem. Ett område av särskilt intresse inkluderar de metaller som krävs för att bygga batterier, vindkraftverk och annan avancerad elektronik som driver energiomställningen.

Vi kanske inte kan upprätthålla den prognostiserade tillväxten vid nuvarande produktionstakt av många av dessa mineraler, såsom litium, kobolt och nickel. Vissa av dessa metaller kommer också från länder vars gruvdrift ger upphov till allvarliga mänskliga rättigheter eller geopolitiska problem.

För att diversifiera utbudet erbjuder den statliga forskningsmyndigheten ARPA-E 10 miljoner dollar i finansiering för att utforska "fytominering", där vissa växtarter används för att extrahera värdefulla metaller från jorden genom sina rötter. Projektet fokuserar på nickel först, en kritisk batterimetall, men i teorin kan den utökas till andra mineraler.

"För att uppnå de mål som ställts upp av president Biden för att uppfylla våra mål för ren energi, och stödja vår ekonomi och nationella säkerhet, kommer det att ta [en] all-hands-on-deck approach och innovativa lösningar," ARPA-E regissör Evelyn Wang sade i ett pressmeddelande.

"Genom att utforska fytominering för att utvinna nickel som det första målkritiska materialet, syftar ARPA-E till att uppnå en kostnadskonkurrenskraftig utvinningsmetod med lågt koldioxidutsläpp som behövs för att stödja energiomställningen."

Konceptet med fytominering har funnits ett tag och bygger på en klass av växter som kallas "hyperackumulatorer". Dessa arter kan absorbera en stor mängd metall genom sina rötter och lagra den i sina vävnader. Fytominering innebär att odla dessa växter i jordar med höga halter av metaller, skörda och bränna växterna och sedan utvinna metallerna från askan.

ARPA-E-projektet, känt som Plant HYperaccumulators TO Mine Nickel-Enriched Soils (PHYTOMINES), fokuserar på nickel eftersom det redan finns många hyperackumulatorer kända för att absorbera metallen. Men att hitta, eller skapa, arter som ekonomiskt kan bryta metallen i Nordamerika kommer fortfarande att vara en betydande utmaning.

Ett av de primära målen med projektet är att optimera mängden nickel som dessa växter kan ta in. Detta kan innebära att odla eller genetiskt modifiera växter för att förbättra dessa egenskaper eller att förändra mikrobiomet hos antingen växterna eller den omgivande jorden för att öka absorptionen.

Byrån vill också få en bättre förståelse för de miljömässiga och ekonomiska faktorer som kan avgöra tillvägagångssättets lönsamhet, såsom inverkan av markmineralsammansättning, markägandestatus för lovande platser och livstidskostnaderna för en fytomineringsoperation.

Men även om idén fortfarande befinner sig i ett oklart stadium, finns det en betydande potential.

"I jord som innehåller ungefär 5 procent nickel - som är ganska förorenad - kommer du att få en aska som är cirka 25 till 50 procent nickel efter att du bränner ner den," Dave McNear, en biogeokemist vid University of Kentucky, berättade Trådbunden.

"I jämförelse, där du bryter det från marken, från sten, har det cirka 02 procent nickel. Så du är flera storleksordningar större i berikning, och den har mycket mindre orenheter.”

Fytominering skulle också vara mycket mindre miljöskadlig än traditionell gruvdrift, och det kan hjälpa till att sanera jord som är förorenad med metaller så att de kan odlas mer konventionellt. Även om fokus för närvarande ligger på nickel, kan tillvägagångssättet utvidgas till andra värdefulla metaller också.

Den största utmaningen blir att hitta en växt som är lämplig för amerikanska klimat som växer snabbt. "Problemet har historiskt sett varit att de inte ofta är särskilt produktiva växter," berättade Patrick Brown, en växtforskare vid University of California, Davis. Trådbunden. "Och utmaningen är att du måste ha höga koncentrationer av nickel och hög biomassa för att uppnå ett meningsfullt, ekonomiskt lönsamt resultat."

Ändå, om forskare kan göra den cirkeln, kan tillvägagångssättet vara ett lovande sätt att öka tillgången på de kritiska mineraler som behövs för att stödja övergången till en grönare ekonomi.

Bildkredit: Nickel hyperackumulator Alyssum argenteum / David Stang via Wikimedia Commons

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://singularityhub.com/2024/03/28/these-plants-could-mine-crucial-battery-materials-from-the-soil-with-their-roots/