植物的力量：從植物中提煉金屬?開創永續採礦新篇章

國際能源署（IEA）指出，生產一輛電動汽車需消耗 200 公斤的金屬礦產，隨著電動車普及率的提升，礦業資源的消耗是過去的數倍，超過 20 種基本、貴重與稀有金屬將面臨耗竭的窘境，因此近年替代原生資源開採、幫助社會轉型循環經濟模式的「城市採礦」（Urban mining），也激起國際上的關注。現在，或許有更「綠色」的採礦方式，將成為礦源的新選擇。

科學家發現某些植物能夠從周圍土壤中積累大量鎳等重要礦物，並研究利用這些植物進行礦物開採的過程，稱為「植物採礦」（phytomining），這些植物可以為全球提供清潔能源轉型所需的重要礦物。傳統採礦具有害的社會和環境影響，而植物採礦將成為解決此問題的潛在方案。

超級蓄積植物可將重金屬元素儲存在葉子、莖上，防止其他動物、昆蟲的啃食。（來源：Heavy metals and its impact in vegetable crops - Scientific Figure on ResearchGate）

會儲存高含量金屬的植物？

雖然植物都能從土壤中吸收像鉀、銅、鋅等礦物，但大多數的植物保留的礦物含量十分少量，無法從植物上提煉人類工業所需的金屬。不過有一類特殊的植物，被稱為「超級蓄積植物」（Hyperaccumulating Plants），它們可以積累高濃度的金屬，這些植物吸引了科學家、初創公司和政府單位注意。在已知的 35 萬種植物中，只有約 750 種具有這種高蓄積金屬的特性。

超級蓄積植物並不是隨處可見，這類植物只生長在礦物豐富地區，而這些地區土壤中的金屬濃度往往高到其他植物無法存活的程度。為了在幾乎沒有其他植物的地區生存，超級蓄積植物需要保護自己，免受昆蟲和動物的侵害。因此這些植物會從土壤中吸收金屬，並將其轉移到葉子等地面的構造上，當昆蟲、動物吃了含有重金屬的葉、莖後會感到嚴重不適，最終不再觸碰它們，更不用說它們同時伴隨著令人作嘔的金屬味道。對於這些植物而言，吸收、積累金屬在體內，很大程度上是一種防禦天敵的機制。

超級蓄積植物能「種」出什麼金屬？

在已知的 750 種超級蓄積植物中有 2/3 以上是「鎳迷」，再加上國際能源署預估 2040 年鎳的需求將增長 3 倍，美國能源部高級研究計畫署（Advanced Research Projects Agency-Energy，ARPA-E）近期啟動了一個 990 萬美元的項目，並包括 5 所大學和一些私人公司，探索植物採礦，並專注於鎳的開採。

ARPA-E 的專案主管 Philseok Kim 表示：「我們希望證明植物採礦在經濟上可行，並且相比傳統採礦有更低的碳足跡。」他估計，每年可以在 40 萬英畝的土地上，從植物採礦中產出約 1.8 萬噸鎳，相當於美國年消耗量的 10％ 左右。在美國，大約有 1 千萬英畝的蛇紋岩荒地未被好好利用，由於這裡的土壤含有大量金屬，因此人們不會在上面種植作物，未來將是種植超級蓄積職務最佳地區。

Philseok Kim 也補充其他國家植物採礦的案例，「在印尼、馬來西亞或新喀里多尼亞有一些特有的樹木，會分泌含有 25％ 鎳的綠色樹液。如果我們能在美國當地種植它們，那將非常棒，但它們都是熱帶植物。」

Blue Evolution 種植海藻用於廣泛的商業應用，這可能為採礦業開闢一條新道路。（來源：Blue Evolution）

除了陸地的植物，海裡的植物也能成為新礦源

讓我們暫時離開陸地，潛進海中。
海水中含有大多數已知元素的微量成分，但在某些地區，尤其是靠近礦場和獨特地質特徵的地方，海水中的礦物含量會顯著增加，而這些礦物深受某些特定海藻的喜愛。

成立於 2013 年一間提供氣候解方的科技公司 Blue Evolution，已經將海藻用於廣泛的商業應用中，其中包括建築材料、生物製藥和化妝品，該公司現在正在探索其在礦物提取方面的潛力。

Blue Evolution 首席執行官 Beau Perry 表示，「如果目標只為了提取礦物而種植海藻，那麼我就需要擁有大量且成本低廉的海藻，來提煉足夠的金屬。」由於透過海藻收集的礦物量很小，又考量到美國對稀土元素供應量的問題，Blue Evolution 預計從「鈧 」這類貴重的稀有元素著手。「鈧的全球貿易量每年只有10到15噸，所以不需要太多釔就能改變全球供應，其他貴金屬和稀土元素的情況也差不多。」Beau Perry提到，「但我們可以從相對稀少的稀土元素開始，並在兼顧、平衡其他礦物元素產量的同時，評估並逐步增加稀土元素的產量。」

植物採礦能成為礦源的萬靈丹嗎？

植物的根部能夠觸及的礦物深度有限，最多只有 6 英尺，而傳統礦場則可以輕易達到地底 1 千英尺以上。植物採礦或許無法跟傳統採礦競爭，但也許是一個對地球環境負責任的方式，且補充傳統採礦的不足。

但從植物中提煉金屬也存在一些實際的挑戰，例如目前提煉的方法通常是以焚燒植物，以獲取富含礦物的灰燼，但這會將植物儲存的二氧化碳釋放回大氣，因此許多科學家正努力尋找更環保的回收方法。

除此之外，其他挑戰還包括大規模單一種植的風險、引進非本地植物的潛在影響、鎳價的波動，以及擴展超級蓄積植物能力到鎳以外其他重要礦物，但若是解決了這些障礙，將徹底改變美國乃至全球的礦物供應鏈。
 

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原文連結：現代煉金術！從植物提煉稀有金屬，「植物採礦」成為礦源新解方？