Estado unidos está tratando de hacer que las plantas extraigan metales a través de sus raíces

Excavar una mina en la Tierra es tan del año 1924. En 2024, los científicos están descubriendo cómo extraer minerales utilizando plantas, un proceso conocido como fitominería. De las 350,000 especies de plantas conocidas, solo 750 son "hiperacumuladoras" que absorben cantidades enormes de metales e incorporan estos en sus tejidos. Cultiva un montón de la planta europea Alyssum bertolonii o la tropical Phyllanthus rufuschaneyi y quema la biomasa, y terminarás con cenizas cargadas de níquel.

"En suelo que contiene aproximadamente un 5 por ciento de níquel, que está bastante contaminado, vas a obtener una ceniza que es aproximadamente de 25 a 50 por ciento de níquel después de quemarla", dice Dave McNear, un biogeoquímico de la rizosfera de la Universidad de Kentucky. “En comparación, donde se extrae del suelo, de roca, eso tiene aproximadamente un 0.02 por ciento de níquel. Así que estás en varios órdenes de magnitud mayores en enriquecimiento, y tiene mucho menos impurezas”.

Ahora la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía del gobierno de EE. UU., conocida como ARPA-E, quiere participar en la acción. Hoy está anunciando hasta $10 millones en financiación para explorar formas de utilizar plantas para extraer níquel de los suelos estadounidenses. Están llamando al tema exploratorio "Plantas HIperacumuladoras para MInar Suelos Enriquecidos en Níquel", o PHYTOMINES, alentando asociaciones entre científicos, agricultores y las industrias de baterías y minería. La idea es encontrar el tipo correcto de hiperacumulador, idealmente una especie nativa de América del Norte, que pueda crecer rápidamente y absorber mucho níquel. Eso podría reforzar el suministro nacional de níquel, que los federales consideran un "material crítico", un ingrediente esencial en las baterías que son esenciales para la revolución de las energías renovables.

"Al explorar la fitominería para extraer níquel como el primer material crítico objetivo, ARPA-E tiene como objetivo lograr un enfoque de extracción competitivo en costos y con baja huella de carbono necesario para apoyar la transición energética", dijo la directora de ARPA-E, Evelyn N. Wang, en un comunicado proporcionado a WIRED.

Hacer que las plantas fitomínicas  extraigan níquel de los suelos podría complementar

la minería convencional del metal y reducir las importaciones, dice la agencia. Además, a medida que las plantas crecen, absorben dióxido de carbono de la atmósfera. Ese carbono de las plantas regresa a la atmósfera cuando se queman, pero las emisiones netas de la técnica son relativamente bajas. En comparación, la maquinaria pesada de una mina tradicional emite gases de efecto invernadero y destruye ecosistemas.

Este no es un concepto especialmente nuevo; los científicos han explorado la fitominería durante años. “Es un área que históricamente ha estado en los límites de la posibilidad”, dice Patrick Brown, un científico de plantas en la Universidad de California, Davis. “De vez en cuando, la gente ha escrito sobre esto como la Próxima Gran Cosa, pero nunca se ha concretado porque nunca ha habido una inversión adecuada en ella”.

Cantidades excesivas de níquel en el suelo impiden el crecimiento de plantas típicas. Los hiperacumuladores no solo son capaces de tolerar el metal, sino que también están protegidos por él, ya que sus hojas ricas en metal repelen a los herbívoros.

Esencialmente, es una armadura de metal. (Los hiperacumuladores utilizan proteínas protectoras, por ejemplo, para unirse al metal. Evolucionar para procesar níquel habría dado a los hiperacumuladores una ventaja competitiva, permitiéndoles colonizar suelos que otras plantas no podían). Alrededor de tres cuartas partes de los 750 hiperacumuladores acumulan específicamente níquel. ARPA-E dice que las plantas de las familias del girasol y la mostaza podrían ser especialmente adecuadas para su uso en los EE. UU.

“Al igual que hacemos investigación con maíz, trigo, soja, haciendo que estas plantas sean más eficientes en la absorción de nutrientes, nitrógeno, fósforo, potasio, bueno, se necesita investigación para entender los mecanismos de la hiperacumulación de metales”, dice McNear. “Y luego potenciar eso, ya sea a través de la edición genética o lo que sea”.

ARPA-E está observando un tipo específico de tierra para probar estas plantas, conocida como suelo ultramáfico, que es alto en hierro, cobalto, cromo y níquel. Es común donde ha habido actividad volcánica, por ejemplo en el norte de California y el sur de Oregón, pero está presente en todo EE. UU., desde Wyoming hasta Pensilvania, hacia el sur. La concentración de níquel en el suelo ultramáfico probablemente sea demasiado baja para abrir una mina propiamente dicha, pero demasiado alta para cultivar cosechas y otra vegetación.

Con esta nueva financiación, los científicos podrían acentuar o criar especies de plantas

existentes, ajustando la forma en que hiperacumulan níquel. Idealmente, llegarían a una planta que crezca rápidamente, para terminar con mucha biomasa rica en níquel para reducir a ceniza cargada de metal.

“El problema históricamente ha sido que no suelen ser plantas muy productivas”, dice Brown. “Y el desafío es que debes tener altas concentraciones de níquel y alta biomasa para lograr un resultado económicamente viable significativo”.

Si los científicos pueden encontrar la planta hiperacumuladora adecuada para EE. UU., teóricamente podría proporcionar más níquel para más baterías. No solo son las crecientes flotas de vehículos eléctricos las que demandan más baterías: la red también necesitará grandes baterías para almacenar energía generada por renovables como la eólica y la solar. Cuando el sol no brilla y el viento no sopla, los operadores de la red necesitarán recurrir a las baterías para satisfacer la demanda. Las empresas de servicios públicos también están experimentando formas de aprovechar los vehículos eléctricos estacionados en garajes como una red distribuida de energía de respaldo de batería.

Por supuesto, las plantas hiperacumuladoras de ARPA-E tendrían que jugar bien con los ecosistemas; ciertamente no querrías que se volvieran invasivas y compitieran con especies nativas. Pero la idea es que, con el tiempo, la fitominería mejoraría los suelos, extrayendo suficiente níquel para que eventualmente crezcan otras plantas no hiperacumuladoras. Los hiperacumuladores incluso pueden limpiar suelos contaminados a través de la minería tradicional de níquel, como alrededor de las instalaciones de fundición, como ha experimentado McNear. “Lo que sale de la chimenea se deposita alrededor de esa instalación”, dice. “Los agricultores ya no podían usar esa tierra porque estaba demasiado enriquecida en níquel, pero podrían cultivar un cultivo de níquel y venderlo de vuelta a la fundición, realmente un beneficio mutuo”.



En este momento, ARPA-E se está enfocando en la fitominería de níquel, pero dice que en teoría también podría explorar formas para que las plantas extraigan cobalto, cobre o litio. Eso es tecnología verde, en el sentido más verdadero de la palabra.