28 Novembre 2023
7:08

Estrarre metalli critici (tra cui le terre rare) dalle piante: cos’è e come funziona la tecnica dell’agromining

In natura esistono alcune specie di piante in grado di accumulare grandi quantità di metalli utili per costruire prodotti tecnologici e industriali. L'agromining è una nuovissima pratica che prevede di coltivare tali piante per estrarre dalle loro ceneri questi importanti materiali.

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Estrarre metalli critici (tra cui le terre rare) dalle piante: cos’è e come funziona la tecnica dell’agromining
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Alyssum murale, una pianta in grado di assorbire grandi quantità di nichel. Credit: Matt Lavin, via Flickr, CC BY–SA 2.0 DEED.

Negli ultimi anni, la crescente domanda di materie prime critiche (materiali come litio, titanio, nichel, cobalto e terre rare, utilizzati per la realizzazione di prodotti industriali e tecnologici ma la cui disponibilità è limitata) ha incentivato la sperimentazione di nuove tecniche per estrarle, anche in un ambito molto diverso da quello minerario. Scavare nelle rocce, infatti, non è l’unico modo che abbiamo per procurarci i metalli. Numerose specie vegetali possono fornirli in grandi quantità grazie all’agromining, una tecnica che permette di estrarli dalle loro ceneri. In che cosa consiste esattamente l’agromining e come mai i vegetali possono accumulare metalli?

Come funziona l’agromining

L’agromining si basa sulla capacità delle piante di assorbire metalli dal suolo e di accumularli nelle foglie. Alcune specie, in particolare, sono in grado di stoccarne quantità centinaia o migliaia di volte più elevate rispetto alla norma: sono le cosiddette piante “iperaccumulatrici”.

L’agromining prevede innanzitutto di individuare terreni ricchi di metalli critici come nichel, cobalto, zinco, cadmio, selenio, manganese, tallio e terre rare (lantanio, cerio ecc.). Se sul posto sono già presenti piante iperaccumulatrici, è sufficiente favorirne lo sviluppo eliminando le specie in competizione con esse; in caso contrario si procede con la semina. Quando è il momento, le piante vengono raccolte, fatte seccare e bruciate per ottenere ceneri da cui estrarre i metalli attraverso specifici processi chimici. Nel caso del nichel, per esempio, le ceneri (che contengono circa il 20% del metallo) vengono lavate con acido solforico, ricavando solfato di nichel; poi, con un processo che prevede il riscaldamento ad alta temperatura, si ottiene il nichel puro.

Le piante adatte all’agromining

In natura esistono circa 700 specie di piante iperaccumulatrici, diffuse in tutto il pianeta, sia alle basse che alle alte latitudini. Crescono su suoli derivati da rocce ricche di metalli e poveri di sostanze nutritive, quindi poco adatti all’agricoltura. Il fatto che abbiano sviluppato la capacità di accumulare metalli in grandi quantità ha una spiegazione ben precisa: è una strategia per difendersi dagli erbivori, che possono rimanere intossicati quando le brucano.

Un iperaccumulatore molto noto è la Macadamia, diffuso nel sud-est asiatico, in Nuova Caledonia, a Cuba e in Brasile, le cui foglie assorbono grandi quantità di manganese. La Pycnandra acuminata, presente in Indonesia, accumula invece grandi quantità di nichel, che rilascia in una linfa verde-blu.

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La linfa contenente nichel della Pycnandra acuminata. Credit: Antony van der Ent, via Wikimedia Commons, CC BY–SA 4.0.

Altri esempi sono: la Noccaea caerulescens, una pianta erbacea diffusa in Europa, che preleva dal suolo zinco e cadmio; la Biscutella montanina, dai vistosi fiori gialli, che estrae titanio; Pteris vittata, una felce tipica dei tropici, che assorbe arsenico, mercurio e piombo. Anche in Italia sono presenti piante accumulatrici: è il caso dell’Alyssum bertolonii, che può accumulare enormi quantità di nichel.

Anche i siti minerari favoriscono l’insediamento delle piante iperaccumulatrici: sugli scarti di vecchie miniere abbandonate possono crescere specie come la Dicranopteris linearis, una felce presente nella Cina settentrionale in grado di stoccare terre rare.

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La Pteris vittata.

A che punto siamo con l’agromining

Attualmente sono in atto sperimentazioni di agromining su molti metalli critici, mentre la fase sperimentale è già stata superata per il nichel, particolarmente diffuso nei suoli del pianeta (derivati da rocce ultramafiche, come il serpentino, molto estesi anche in Europa). In alcune aree del mondo il nichel viene già estratto dalle piante e venduto: la nazione in cui questa pratica è più diffusa è la Malesia.

Per quanto riguarda l’Europa, nell’ambito del progetto di ricerca Life-Agromine, terminato nel 2020, sono state condotte sperimentazioni in Grecia, Albania, Austria, Francia e Spagna, durante le quali è stato dimostrato come da un ettaro di campo coltivato sia possibile ricavare ogni anno più di 150 kg di nichel.

I vantaggi dell’agromining

Anche se è troppo presto per mettere a confronto la resa dell’agromining con quella delle miniere, i vantaggi di estrarre metalli dalle piante sono numerosi. Si tratta infatti di coltivazioni sostenibili, che non tolgono spazio ad altre colture (i suoli su cui crescono sono poco fertili), in cui non si fa uso di pesticidi (i metalli contenuti nelle piante allontanano già i parassiti) e che richiedono un’irrigazione limitata. Inoltre, la combustione delle piante produce energia che può essere utilizzata per generare elettricità o per il riscaldamento. Le ceneri residue della lavorazione, invece, sono un buon fertilizzante.

Un altro aspetto molto importante riguarda il fatto che la capacità delle iperaccumulatrici di assorbire metalli può essere applicata alla bonifica di siti inquinati, come le miniere dismesse: è la tecnica del fitorisanamento, utilizzata già da tempo nel mondo. Più in generale, la loro coltivazione, ripulendo il suolo dai metalli, può accrescerne la fertilità.

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