گیاهان وکاربرد آنها در اسخراج فلزات

گیاهانی که در خاک های سرشار از فلزات رشد می کنند ، به دلیل توانای  در نگهداری و ذخیره فلزات می توانند به عنوان ابزاراتسخراج این فلزات مورد استفاده قرار گیرند.به عنوان مثال Alysssum murale گونه ای است که به عنوان نخستین فناوری اقتصادی در حذف و اسخراج نیکل از خاک ها یا معادن  متروکه شناخته شده است. در ادامه کاربرد گیاه Brassica juncea دراستخراج طلا می پردازیم.

گیاهانی که از نظر خاک شناسی ، محدود به موقیت بومی بسیار خاص هستند ، مانند آن دسته از گیاهان که در رخنمون های سرشار از فلزات سنگین و باطله های معدنی رشد می کنند یا گیاهان زمین های نمک دار (بسیارشور)آهک های سرشار از کلسیم، فرصت های مطالعاتی منحصر به فردی را دراختیار پژوهشگران قرار می دهند تا ضمن بررسی ارتباط زندگی این گیاهان با عوامل زمین شناختی ، به گونه ای مطلوب و بهینه از این پتانسیل ها در زمینه های مختلف به ویژه فناوری های زیست محیطی بهره وری شود. گیاهانی که در خاک های سرشار از فلزات رشد می کنند ، به دلیل توانایی بالایشان  در نگهداری و ذخیره فلزات به عنوان ابزاری برای حذف عناصر سنگین از خاک ها مورد استفاده قرار گیرند. در چنین مواردی ، حفاظت از این گیاهان خودرو و نیز بررسی و تحقیق در زمینه سازوکار های بیولوژیک که این گیاهان را مستعد پذیرش و ذخیره سازی مقادیر زیادی از برخی فلزات می کند ، اهمیت می یابند.

گیاهان و کاربرد آنها در استخراج فلزات ، متالوفیت ها ، تاریخچه استفاده از روش زراعت فلزات ، گیاهان متالوفیت و استخراج فلزات را همه در ادامه مطلب دنبال کنید

متالوفیت ها

متالوفیت ها معرف گونه های گیاهی است که در مناطق سرشار از فلز رشد و نمو می کند. بین گونه های مختلف متالوفیت ها ، آن دسته که قابلیت ذخیره سازی نوع خاصی از فلزات را دارند بیشتر مورد توجه قرار میگیرند، به طور مثل Alyssum murale  گونه ای است که به عنوان نخستین فناوری اقتصادی در حذف و استخراج نیکل از خاک های آلوده یا معادن متروکه شناخته شده است. Arabidopsis halleri گونه دیگری از متالوفیت هاست که تجمع زیاد روی در آن دیده می شود و در واقع این گیاه نوعیZn – hyperacumulator  به شمار می آید.

سازوکارهای مولکولی مربوط به استعداد ویژه این گیاهان برای گونه های مختلف به صورت مجزا مورد بررسی قرار می گیرد . این گیاهان به دلیل سازوکار فوق العاده با تمرکز فلزات در فناوری های زیست محیطی در 3 زمینه مختلف مورد استفاده قرار می گیرند:

Phytoextraction: در این خصوص از متالوفیت هایی که قابلیت تجمع بالای فلزات را در بافت های مختاف خود از جمله در واکوئل ها دارا هستند(hyperacumulators) در پاک سازی خاک های آلوده استفاده می کنند.

Phytostabilization: متالوفیت ها را برای بی تحرک کردن و تثبیت فلزات در خاک و باطله های معدنی سرشار از فلزات آلاینده و مسمومیت زا بکار می برند.

Rhizofiltration: در این فناوری از متالوفیت ها برای خارج کردن فلزات و آلاینده ها از آب و فاضلاب های صنعتی استفاده می کنند.

گیا هان و استخراج فلزات( مطالعه موردی طلا)

تاریخچه

نخستین بار در سال 1997 در دانشگاه مسی (Massey) مشخص شد که از گیاهان می توان برای استخراج طلا به وسیله گیاهان استفاده کرد و درسال 1998 روش استخراج طلا به وسیله گیاهان توسط اندرسون( Anders) به چاپ رسید. سال 1998 تا 2004 مطالعات و تحقیقات وسیعی در مقیاس آزمایشگاهی صورت پذیرفت . سال 2002 مشخص شد که ذرات با ابعاد نانو، داخل گیاهان جمع آوری می شوند .ویک سال بعد ، مطالعات میدانی در برزیل و همچنین تحقیقات روی نانوذرات تولیدی انجام گرفت.

مشخصات  عمومی:

تحقیقات نشان می دهد؛ در صورتی که طلا محلول در خاک باشد، از طریق این نوع گیاهان جمع آوری می شود. غلظت طلای جمع آوری شده توسط گیاه به غلظت طلا در خاک وابسته است. این فرایند طبیعی بوده و واکنش های شیمیایی سبب جمع آوری طلا در گیاه شد و از نظر زیست محیطی ، فرایندی پاک و بدون آلودگی است در جدول زیر به تعدادی از گیاهان که به منظور استخراج فلزات به کار رفته اند اشاره شده است.

 

غلظت فلز( mg/kg)

گیاه

ماده

3000

Thlaspi caerulescens

کادمیم

10200

Haumaniastrum   Robertii

کیالت

8356

Haumaniastrum  Katangense

مس

10

brassica juncea

طلا

8200

Thlaspi rotundifolium subsp

سرب

55000

Macadamia  neurophylla

منگنز

13400

 17000

Alyssum bertolonii

 Berkheya coddii

نیکل

6000

Astragalus pattersoni

نلیم

13768

 4055

Biscutella laevigta

 Iberis intemedia

تالیم

100

Atriplex confertifolia

اورانیوم

10000

Thlaspi calaminare

روی

 

نتایج آزمایشگاهی و گلخانه ای

در شکل زیر نتایج مطالعات آزمایشگاهی و گلخانه ای انجام شده توسط اندرسون در سال های 2003 و 2004 آمده است. نتایج مطالعات نشان دهنده ارتباط بین غلظت طلا در خاک و گیاه است، به صورتی که با افزایش غلظت طلا در خاک ، غلظت طلا در گیاه نیز افزایش یافته و نوع ارتباط لگاریتمی بوده است.

مشخصات اقتصادی

در مطالعات اندسون نتایج زیر به دست آمده است.

یک هکتار زمین کشاورزی--------> یک تن خاکستر------->یک کیلوگرم طلا

طلا تنها فلزی نبود که به این روش جمع آوری شده است وسایر فلزات محلول ( نقره ، پلاتین و ...) می توانند با این روش بازیابی شوند.

مراحل استخراج فلزات بوسیله گیاهان:

مرحله اول: رشد گیاه در خاکی است که دارای غلظت مشخصی از فلز مورد نظر بوده واین غلظت به منظور استخراج با روش های موجود، کافی نیست. بنابراین با توجه به این که یکی از شرایط جمع آوری فلز از خاک توسط گیاه، محلول بودن فلزاست، در این مرحله محلولی به خاک اضافه می شود که باعث حل شدن فلز و در ادامه ، فلز توسط گیاه جذب می گردد.

مرحله دوم:خشک کردن وسوزاندن گیاهان تولید شده

مرحله سوم: استخراج فلز مورد نظر از خاکستر گیاه که محتوی فلز با عیار بالاست.