دانشمندان آمریکایی گیاهان را برای جمع‌آوری مواد معدنی گران‌بها، بهبود خاک و تولید زیست‌سوخت مهندسی می‌کنند
زیست‌شناسان مولکولی دانشگاه ماساچوست امهرست (UMass Amherst) پیشگام روشی برای استخراج مواد معدنی حیاتی مانند نیکل با استفاده از گیاهان برای گذار به انرژی پاک هستند.
در حال حاضر، دانشمندان امهرست قصد دارند گیاه Camelina sativa ، یکی از اعضای خانواده خردل، را طوری مهندسی کنند که مانند گیاهی دیگر که نیکل را «فوق‌العاده» جمع‌آوری می‌کند، عمل کند.
به گفته دانشگاه UMASS Amherst، این «جزء الکتریکی حیاتی» در ایالات متحده برای تقویت اقتصاد سبز مورد نیاز است، از جمله باتری‌های با کارآیی انرژی و وسایل نقلیه الکتریکی.
تمام گیاهان به مواد مغذی برای زندگی و رشد نیاز دارند، اما گروه خاصی که به عنوان «فوق‌جمع‌کننده‌ها» شناخته می‌شوند، توانایی فوق‌العاده‌ای در جذب مواد معدنی دارند.
اُم پارکاش دانکر، استاد زیست‌شناسی مولکولی و فیتورمدیاسیون در دانشکده کشاورزی استاکبریج UMASS Amherst، چند دهه اخیر را صرف توسعه روشی برای افزایش این توانایی ذاتی به منظور تبدیل استخراج معادن به یک کسب و کار سبز کرده است.
دانکر در یک بیانیه مطبوعاتی از UMASS Amherst گفت: «استخراج سنتی به نحو چشمگیری مخرب است، اما فیتوماینینگ می‌تواند به ما منبعی پایدار و بومی از نیکل بدهد تا به انتقال سبز کمک کند.»
فیتوماینینگ یا تبدیل گیاهان به معدن‌چیان
پروفسور پارکاش دانکر در دانشگاه UMASS Amherst در زمینه «فیتورمدیاسیون» تخصص دارد. او ابتدا تحقیق می‌کند که چگونه گیاهان می‌توانند به پاک‌سازی خاک کمک کنند، زیرا تمام گیاهان منبع غذایی خود را با استخراج مواد مغذی به دست می‌آورند.
گام منطقی بعدی در کار او اعمال همین سیستم طبیعی استخراج برای جمع‌آوری مواد معدنی است. و یک گیاه مخصوصاً Odontarrhena (قبلاً Alyssum murale ) نیکل را «فوق‌العاده» انباشت می‌کند.
فقط یک شرکت طبق اعلامیه مطبوعاتی در ایالات متحده به روش سنتی نیکل استخراج می‌کند. علم می‌خواهد رویکردی مبتنی بر گیاه وارد کند تا از تأثیرات زیست‌محیطی نامطلوب استخراج اجتناب کند.
این اهمیت دارد زیرا تقریباً یک میلیون جریب خاک سطحی مقادیر جزئی نیکل دارد.
با این حال، پروفایل Alyssum به عنوان یک گونه مهاجم، حتی با وجود آنکه تا ۳ درصد از جرم زیستی آن می‌تواند از نیکل تشکیل شود، آن را برای استفاده صنعتی نامناسب می‌کند. به همین دلیل پروفسور دانکر و همکارش به Camelina sativa روی آورده‌اند.
این گیاه سمج، که به صورت وسیعی در ایالات متحده استفاده می‌شود، دو برابر و سه برابر سریع‌تر از Alyssum می‌روید. بذرهای آن حاوی عنصری مرکزی در زیست‌سوخت‌ها هستند، بنابراین گیاه در حال حاضر به عنوان «یک ماده سبز» در ایالات متحده حضور دارد.
پروفسور دانکر می‌خواهد بیاموزد که چگونه Alyssum از نظر زیستی این همه نیکل را حفظ می‌کند تا بتواند Camelina sativa را برای فیتوماینینگ نیکل مهندسی کند.
دانکر بر اساس اعلام UMASS Amherst گفت: «ایده ما این است که بفهمیم کدام ژن‌ها و پروتئین‌ها مسئول فوق‌جمع‌آوری نیکل در Alyssum هستند، سپس Camelina را بازمهندسی کنیم تا آن نیز بتواند نیکل را فوق‌جمع‌آوری کند. ما همچنین می‌خواهیم بفهمیم کدام اصلاحات خاکی امکان‌پذیر است بهینه‌سازی توانایی Camelina مهندسی‌شده برای استخراج حتی بیشتر نیکل از خاک را فراهم می‌کنند.
زمان دسترسی به نیکل
اگر دانکر بتواند Camelina را به گونه‌ای دستکاری کند که مانند Alyssum عمل کند، کشور می‌تواند سریع‌تر به انتقال سبز بپردازد زیرا این امر صنایع زیست‌محیطی دوست‌دار را که به مواد معدنی حیاتی و زیست‌سوخت‌ها نیاز دارند، تقویت می‌کند.
اگرچه این تکنیک نمی‌تواند بازار را اشباع کند، اما می‌تواند تا ۲۰ تا ۳۰ درصد تقاضا را تامین کند، دانکر بر اساس خبرگزاری UMASS Amherst گفت. او همچنین معتقد است که نیکل کافی برای تامین ۵۰ سال فیتوماینینگ وجود دارد.
اداره انرژی ایالات متحده از طریق پروژه‌های پیشرفته پژوهشی، کمک‌هزینه‌ای به بالغ بر یک میلیون دلار به دانکر و همکارش «ژینگ» اختصاص داده است تا این گیاه پرقدرت را کشت کنند، که نشان دهنده پتانسیل و جذابیت تحقیقات آن‌هاست.
