Gėlelė, nulėmusi botaniko karjerą
Alanas Bakeris pritūpė, kad geriau įsižiūrėtų į švelnią baltą gėlelę, kuri čia augti neturėtų. Jis žinojo, kad šioje Anglijos Peak District nacionalinio parko dalyje dirva kupina metalų, nuodingų daugumai augalų. Tačiau čia, nuošalios senos švino kasyklos prieglobstyje, jis rado žydinčią minuartiją.
Vadinamajai augalkasybai (phytomining - angl.) gali būti, aušta aukso amžius. Kitais metais nustos galioti JAV patentas, aprašantis šį gavybos būdą, ir tai gali lemti šios technologijos suklestėjimą, suteikiantį metalą mėgstantiems augalams galimybę pertvarkyti peizažą.
Kai Bakeris aptiko žydinčių minuartijų kilimą, jis buvo 20-metis Imperiškojo Londono koledžo biologijos studentas. Suvokęs radinio neįprastumą – žmonės šimtmečiais žinojo, kad metalai ir augalai paprastai nedraugauja, – jis nusprendė apjungti savo meilę ekologijai su vaikystės susižavėjimu metalais, atlikdamas filosofijos daktaro darbą apie augalus daug metalo turinčiose aplinkose.
1979 m. - pirmieji pranešimai apie augalkasybą
Buvo aštuntojo dešimtmečio pradžia ir vis daugiau ir daugiau šalių ėmė kreipti dėmesį į kasybos pramonės poveikį aplinkai. Jungtinėje karalystėje tyrėjai norėjo surasti atsparią metalams žolę, kuri galėtų augti užterštose dirvose, taip uždengdama problemą, sako Bakeris. Jis norėjo išbandyti ką kita: surasti augalus, kurie ne tik toleruotų metalą, bet ir siurbtų jį iš dirvos ir kauptų lapuose.
Po nepavykusių pirmųjų bandymų su kukurūzais, jis ėmėsi skaityti mokslinę literatūrą. Jis aptiko pripažintų geochemikų Roberto Brookso ir jo kolegos Rogerio Reeveso darbą apie kai kurių augalų iš Naujosios Kaledonijos gebėjimą kaupti nikelį. Pamažu Chaney'is rado vis daugiau ir daugiau duomenų, kad kai kurie augalai tiesiog dievina metalų kaupimą.
1979-aisiais jis pristatė savo atradimus konferencijoje Los Andžele ir iškėlė mintį apie augalkasybą. Auditorijoje sėdėjo Bakeris, kuriam tai buvo pirmoji kelionė užsienin. Du tyrėjai aptarė sunkiuosius metalus prie alaus ir nutarė bendradarbiauti.
Tikslas - rasti idėjų, susijusių su aplinkosauga ir galinčių uždirbti pinigus
1992 m. Chaney'is manė, kad išmušė augalkasybos šlovės valanda. Jis su Bakeriu pradėjo nikelio augalkasybą su Scottu Angle'u, tada dirbusiu Marylando universitete College Parke, ir Yin-Ming Li, augalų veisėju iš USDA. Jie netgi rado sponsorių – Viridian Environmental kompaniją, priklausančią Nelkinsų teisininkų šeimai iš Hiustono Teksase. „Jie ieškojo su aplinkosauga susijusių idėjų, galinčių uždirbti pinigų,“ - prisimena Chaney'is. Nelkinsai pasiūlė apmokėti didelio masto tyrimus. Mainais jie gavo bet kokių iš to kylančių patentų teises.
Augalkasybos koncepcija gana paprasta: rasti dirvą, kurioje daug metalo, auginti ten metalus per šaknis siurbiančius ir lapuose juos kaupiančius augalus ir tada surinkti derlių. Norint išgauti metalus, augalai sudeginami, o pelenai apdorojami lydkrosnėse. Gudrioji dalis – kurią ir saugo patentas – augalų rūšių, įsisavinančių ekonomiškai apsimokančius metalo kiekius radimas ir dirvos paruošimas, maksimizuojantis išeigą.
Kova dėl pelenų
Augalkasyba gali būti panaudota kelių metalų išgavimui, tarp kurių kobaltas, talis ir netgi auksas. Didžiausią komercinį potencialą parodė nikelis. Jis naudojamas nerūdijančiojo plieno ir kitų korozijai atsparių lydinių gamyboje, taip pat baterijose.
1996 m. Bakerio komanda prisirinko Alyssum sėklų Europoje ir, bendradarbiaudami su Richardu Rosebergu ir Van Volk, abu iš Oregono valstijos universiteto Klamath Fallse, pasėjo juos bandymų lauke pietų Oregone, kur dirvoje yra daug nikelio. Jie išsiaiškino, kurios trąšos pakeičia dirvos cheminę sudėtį, kad būtų gaunama didžiausia nikelio išeiga, nustatė, kurie herbicidai naudotini piktžolių kontrolei ir išvedė patobulintus augalus, pasisavinančius dar daugiau metalo.
Eksperimentas buvo toks sėkmingas, kad patraukė Kanados kasybos kompanijos "Inco", dabar priklausančios Brazilijos gigantui "Vale", dėmesį. Kai Ontarijo valdžia nurodė "Inco" išvalyti žemę, kurią užteršė jos nikelio rafinavimo įmonė "Port Colborne'e", kompanija paprašė "Viridian" atlikti bandymus, naudojant Alyssum murale ir Alyssum corsicum rūšis. Iš pradžių augalai augo gerai, bet vėliau žuvo nuo grybelinių susirgimų prastai sausinamoje dirvoje. Tačiau drenažo ir sodinimo patobulinimai leido greitai sulaukti sėkmingo derliaus.
Kadangi dirvos valymas veikė, "Inco" knietėjo išbandyti Alyssum augalkasybos potencialą. Viridian apdorojo 500 kilogramų augalo pelenų elektrinėje lydkrosnėje ir per kelias minutes gavo daugiau, nei 100 kilogramų gryno nikelio.
Tirti dar tikrai yra ką
Augalkasyba parodė, ką galinti. Nikelio atveju, procesas apsimoka, kai dirvoje nikelio yra vos 0,1%, sako Chaney'is. Tuo tarpu tradicinei kasybai reikia rūdų, kuriose nikelio būtų bent 1 – 1,5 procento. Su komercine parama ir kasybos pramonės susidomėjimu, atrodė, kad augalkasyba turėjo suklestėti. Bet tada viskas sustojo.
Nors "Viridian" investicijas padėjo įrodyti, kad augalkasyba veikia, patentai neleido šios technologijos pritaikyti pramonėje. Tačiau tai nesustabdė tyrimų. „Kol tiesiog eksperimentuojame ir biomasės neparduodame, "Viridian" patentai nepažeidžiami,“ - sako Chaney'is. O ištirti dar tikrai yra ką.
Senkant tradiciniams nikelio šaltiniams, kasybos pramonė žvalgosi naujų telkinių tropikuose, tarkime, Indonezijoje, Filipinuose, Brazilijoje, Madagaskare ir Naujojoje Kaledonijoje. Tuose regionuose rūdos klodus dažnai dengia tropiniai miškai, o kad kompanijos galėtų pasiekti sankaupas, reikia pašalinti augaliją ir viršutinį dirvos sluoksnį. „Šios operacijos yra labai plačios, kadangi rūda skurdi, tad jie nuo augmenijos kasmet išvalo daugybę hektarų,“ - sako Antony van der Ent, aplinkosaugininkas iš Queenslando universiteto Brisbane'e, Australijoje.
Poveikis pražūtingas, o augmenijos atstatymas sudėtingas, nes dirva nėra labai derlinga. Atkuriant, paprastai sodinamas vietinių ir egzotiškų augalų mišinys, panaudojant nemažai trąšų. Bet yra alternatyva, teigia van der Entas: vietinių hiperakumuliatorių sodinimas. Jie klestėtų vietose, kur dirvoje gausu magnio, geležies ir nikelio, ir kaip papildoma paskata žemės savininkams būtų kasmetinis nikelio derlius.
Van der Entas su dvigubu užsidegimu ėmėsi ieškoti tropinių hiperakumuliatorių, skindamasis kelią per Borneo džiungles ir ieškodamas nikelio turtingų dirvų ir bet kokių jose augančių augalų. Surinkti pavyzdžiai buvo užkonservuoti skystame azote ir nugabenti į Japoniją tyrimui naujausia sinchrotroninių rengeno spindulių absorbcijos spektroskopija, galinčia išaiškinti audiniuose esančio nikelio cheminę formą.
Metalo laukai
Tokios aukšto lygio technologijos gali padėti skurdžiausiems žmonėms. Indonezijoje van der Entas ir jo komanda kalbino daug fermerių, daugelis kurių gyvena skurdžiai. Dirvoje gausu nikelio ir žemės ūkio kultūros gerai neauga, todėl fermeriai žvilgsnius kreipia į tropikų miškus, kuriuos išvalę kirtimais ir deginimu, augina maistą.
O ką, jei parodžius jiems kaip auginti nikelio hiperakumuliatorius daug metalo turinčiose dirvose, kurios jau išvalytos, iškirstos ir nebeturinčios tropinių miškų? Van der Entas tiki, kad augalkasyba gali tapti tradicinės žemdirbystės alternatyva, ar bent jau papildomų pajamų šaltinu. Vietiniai galėtų tapti nikelio fermeriais ir tuo pačiu išsaugotų tropinius miškus.
Tas pats principas galėtų pagelbėti ūkininkams Albanijos kalvos. Ten dirvoje daug nikelio, derliai maži ir pilna Alyssum. Per amžius ūkininkai laikė ją piktžole, bet žmonėms kaime netoli Tiranos Prancūzijos tyrėjai moka, kad leistų jiems auginti ją laukuose šalia kitų augalų.
Aida Bani iš Tiranos žemės ūkio universiteto tikisi, kad Alyssum ištrauks nikelį ir galiausiai pagerins dirvos kokybę, kad maistinės kultūros galėtų augti geriau. Liepą, atėjus derliaus metui, ji paims augalus į bendradarbių laboratoriją Lorraine universitete Nancy, Prancūzijoje, analizei.
Bandymai vyko penketą metų ir Bani sako, kad progresas buvo pastovus. „Išsiaiškinome, kad augalų išsiurbiamo nikelio kiekis išaugo nuo 22,6 iki 105 kilogramų iš hektaro,“ - sako Bani. Viskas priklauso nuo tinkamų trąšų, herbicidų naudojimo konkuruojančioms žolėms ir piktžolėms, ir kryžminant Alyssum augalus, remiantis jų nikelio pomėgiu.
Kol kas kaimo gyventojai gauti pajamų už tokiu būdu išgautą nikelį negali dėl "Viridian" patentų. Bet jiems nustojus galioti 2015 m., gali viskas pasikeisti.
Dabar - geriausia proga
Tuo tarpu, Mike'as Johnsonas, daugelio didelių kalnakasybos kompanijų, tarp kurių ir Rio Tinto, konsultantas, sako, kad augalkasybos perspektyvos žemės atstatymui yra labai patrauklios. Tačiau kalnakasybos kompanijos liūdnai garsėja savo konservatyvumu. „Jos keičia egzistuojančią metodologiją tik rekomenduojant tokiems žmonėms, kaip aš, veikiantiems, kaip mokslo ir pramonės tarpininkai,“ - sako jis. Tačiau jis tikisi, kad patentų galiojimo baigimasis gali būti pradžia ir yra pasirengęs žvelgti į Rio Tinto pasiūlymus, padedančius pagerinti žemės tvarkymą po kasyklų uždarymo.
Bakeris, dabar botanikos profesorius Melburno universitete, Australijoje, ir Chaney'is nekantriai laukia patentų galiojimo baigimosi. Bakeris tikisi, kad kalnakasybos kompanija "Vale" ir kiti tada imsis šios technologijos. „Australijoje dirbau su ne viena aukso gavybos kompanija ir juos gana stipriai suintrigavo augalkasybos idėja, - sako jis. - Bet kadangi galiojo patentai, jos laukti nenorėjo ir greitai prarado susidomėjimą.“
Pradinė idėja – naudoti augalus vietoje kasimo, – irgi gali sustiprėti. Bani'io kolegos Nancy'je kuria augalkasybos kompaniją "Econick", iš dalies finansuojamą Prancūzijos vyriausybės. Tarp daugelio jų potencialių partnerių yra ir ir Prancūzijos kompanija Soléo Services, norinti auginti hiperakumuliatorius pramoninėse atliekose ir iš jų išgauti nikelį.
„Niekada nebuvo tokios geros progos ir esame pasiryžę ją išnaudoti,“ - sako Bakeris.
Katia Moskvitch
New Scientist № 2961