Khi cây cối biết khai thác kim loại
Thu hoạch cây chứa niken trên cánh đồng tại Albania. Ảnh: Metalplant
Trên một cánh đồng ở miền Bắc Albania, nhóm nông dân đang cần mẫn làm việc giữa những hàng cây mù tạt vàng, để thu hoạch… niken. Theo kênh DW (Đức), mù tạt là một trong khoảng 700 loài siêu tích tụ - thực vật có thể tích tụ một lượng lớn kim loại từ đất như niken, kẽm, đồng, thậm chí cả vàng và các nguyên tố đất hiếm.
Chúng đã tiến hóa để lưu trữ những kim loại này trong chồi, lá hoặc nhựa cây. Điều này giúp chúng phòng vệ chống lại động vật ăn thịt và mầm bệnh. Đối với bản thân những loài cây này, kim loại là vô hại.
Các nhà khoa học lần đầu tiên sử dụng những loại cây này vào thập niên 1980 của thế kỷ trước để làm sạch đất bị ô nhiễm bởi các mỏ hoặc lò luyện kim. Một loài cây thậm chí còn có thể loại bỏ một lượng nhỏ cesium phóng xạ khỏi đất thuộc khu vực thảm họa hạt nhân Chernobyl (Ukraine).
Nhưng phải đến những năm 1990, các nhà khoa học mới đặt vấn đề về điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta tận dụng tất cả những kim loại quý mà cây cối đã hấp thụ? Họ gọi ý tưởng này là “phytomining”.
Ba thập kỷ trôi qua, chuyện trồng hoa để “đào” kim loại đã gần như thành một mô hình kinh doanh. Nhưng liệu nó có đủ sức cạnh tranh với những mỏ công nghiệp khổng lồ?
Trên cánh đồng rộng 10 ha gần thị trấn Tropoje (Albania), có quá nhiều niken ẩn trong đất gây khó cho việc trồng cây lương thực năng suất cao. Hơn nữa, cũng chưa có đủ lượng niken cần thiết để thiết lập một mỏ khai thác thông thường.
Nhưng ông Eric Matzner, đồng sáng lập công ty khởi nghiệp Metalplant, đơn vị đứng sau cánh đồng rộng 10 ha này, nhận ra đó là yếu tố khiến nơi đây trở thành địa điểm lý tưởng cho chiết xuất kim loại từ đất bằng cách sử dụng thực vật. "Mục tiêu tối thiểu mà chúng tôi hướng đến là khoảng 302 kg niken trên mỗi ha", ông nói.
Loại cây có tên Odontarrhena hấp thụ và lưu trữ kim loại. Sau khi được thu hoạch và sấy khô, khoảng 2% trọng lượng khô của chúng là niken. Metalplant nghiền và đốt cây, để thu được loại tro cô đặc, hay còn gọi là "quặng sinh học". Tro được rửa sạch và chuyển thành chất lỏng nhờ axit sulfuric. Sau đó, nó được lọc và kết tinh thành niken sunfat vốn được săn đón mạnh mẽ cho nhu cầu sản xuất pin quy lớn, đặc biệt là pin dùng trong xe điện..
Nhà nghiên cứu Antony van der Ent tại Đại học Wageningen ở Hà Lan đánh giá: “Tác động môi trường của phytomining là thấp”. Khai thác kim loại thông thường có thể gây hại nghiêm trọng cho môi trường và thường liên quan đến việc phá rừng trên diện rộng. Nó có thể tạo ra chất thải và chất thải độc hại rò rỉ vào môi trường, gây ảnh hưởng đến con người và động vật hoang dã. Do quá trình xử lý tiêu tốn nhiều năng lượng, nó thường đi kèm với lượng khí thải nhà kính cao. Niken đặc biệt gây ô nhiễm, với lượng phát thải dao động 10–59 tấn khí thải/tấn được khai thác.
Ngược lại, phytomining rất thân thiện với môi trường. Ông van der Ent phân tích: "Một lượng lớn carbon được cây trồng hấp thụ. Sau đó, lượng carbon này được giải phóng trở lại khí quyển trong quá trình đốt cây, điều đó có nghĩa là bạn thu được niken tinh khiết cao với lượng phát thải carbon gần bằng không”. Phytomining cũng hướng đến những vùng đất cằn cỗi không phù hợp cho nông nghiệp do kim loại trong đất.
Nhà hóa sinh Rupali Datta tại Đại học Công nghệ Michigan tiết lộ rằng đất được làm sạch kim loại có thể sử dụng cho mục đích mới là giải trí hoặc lâm nghiệp.
Tính khả thi
Công ty nghiên cứu chiến lược BloombergNEF ước tính rằng phytomining quá tốn kém đối với người mua niken. Metalplant không tiết lộ chi phí khai thác kim loại này, nhưng cho biết họ đặt mục tiêu sản phẩm sẽ ngang bằng giá với các loại niken khác trên thị trường.
Công ty khởi nghiệp này cũng kết hợp canh tác với thu giữ carbon, nhờ đó họ có thể bán tín chỉ carbon, để tạo ra giá trị xứng đáng. Trong mùa khai thác thứ ba, Metalplant cho biết họ đã thu hoạch được hơn 3 tấn niken trên cánh đồng rộng 10 ha ở Albania. Đó cũng là điều mà các nhà khoa học ở những nơi khác hy vọng đạt được. Nhưng con số này vẫn còn khiêm tốn so với các mỏ khai thác thông thường với cùng một lượng niken được khai thác chỉ trong khoảng nửa giờ.
Để đạt được sản lượng hàng năm tương đương một mỏ niken thông thường, hình thức phytomining cần diện tích khoảng 200.000 ha. Như vậy, để thay thế hoàn toàn sản lượng niken khai thác bằng phương pháp truyền thống trên toàn cầu hiện nay, cần có 15 triệu ha đất cho phytomining - diện tích tương đương với Tunisia. Nhà phân tích thị trường tại BloombergNEF – ông Kwasi Ampofo lưu ý: “Đối với phytomining, thách thức không phải là chi phí. Mà là đất đai”.
Nhà hóa sinh Rupali Datta kết luận: “Phytomining không thể thay thế khai thác truyền thống. Nó chỉ có thể đóng vai trò bổ sung”.
Theo ông van der Ent, những cộng đồng nhỏ gặp khó khăn trong việc trồng trọt sẽ là đối tượng hưởng lợi nhiều nhất từ hình thức khai thác này. Ông đồng thời cho biết người dân địa phương có thể thu được một khoản lợi nhuận nhỏ từ việc bán niken, đồng thời cải thiện chất lượng đất của họ.