Viele wertvolle Rohstoffe lassen sich dem Boden nicht mit traditionellen Methoden entringen. Pflanzen könnten dabei helfen, Metalle und seltene Erden auf neue Art zu fördern. Das Zeitalter des Agrominings bricht an.
Im März 2024 kündigte die Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E), eine Initiative der amerikanischen Energiebehörde, ein Förderprogramm in Höhe von zehn Millionen US-Dollar an. Ziel ist die Erforschung von Pflanzen zur Gewinnung kritischer Materialien aus dem Boden. Das Programm soll die heimischen Versorgungsketten stärken, Amerikas wirtschaftliche und nationale Sicherheit verbessern und die wachsende Nachfrage nach diesen Materialien decken. Zunächst wird die pflanzliche Förderung von Nickel erprobt – ein wichtiger Rohstoff für die Produktion zahlreicher Industrie-, Medizin- und Konsumgüter wie Akkus, Implantate oder Glas.
Pflanzliche Bergarbeiter
Die Idee, Pflanzen zum Abbau von Metallen und seltenen Erden einzusetzen, stammt aus den Neunzigerjahren. Der englische Professor für Botanik Alan Baker und der amerikanische Agrarwissenschaftler Rufus Chaney entdeckten damals Pflanzen, die in hochgradig mit Schwermetallen belasteter Erde prächtig gediehen. Sie fanden heraus, dass sogenannte Hyperakkumulatoren Metalle und seltene Erden aus dem Boden aufnehmen und in hohen Konzentrationen speichern können. Ein Beispiel sind die sogenannten Nickelbäume, die vor allem in Borneo und Neukaledonien vorkommen. Ihr Baumharz und Zellsaft enthalten – in getrocknetem Zustand – bis zu 25 Prozent Nickel. Die als Agro- oder Phytomining bezeichnete Technologie kam jedoch nie zum Einsatz. Die Investmentfirma Viridian Environmental, die Bakers und Chaneys Forschungen finanzierte und die Patente hielt, untersagte aus unbekannten Gründen die industrielle Nutzung der Hyperakkumulatoren.
Mit dem Auslaufen der Patente 2015, steigenden Rohstoffpreisen und zunehmenden geopolitischen Unruhen stieg jedoch das Interesse an dieser Art der Rohstoffproduktion. Das EU-Projekt „Life-Agromine“, an dem auch die Ruhr-Universität Bochum beteiligt war, evaluierte von 2016 bis 2021 den Einsatz von Phytomining für die Nickelgewinnung. Im Pilotmaßstab erwies sich das Verfahren als wirtschaftlich: Pro Hektar Land ließen sich bis zu 300 Kilogramm Nickel pro Jahr ernten. Bei den damaligen Rohstoffpreisen war der Gewinn daraus mehr als doppelt so hoch wie bei einer Bepflanzung mit Mais. Das Verfahren ist bereits bei einer Nickelkonzentration von 0,1 Prozent im Boden wirtschaftlich, während der traditionelle Abbau mindestens das Zehnfache benötigt.
Sanierung von Böden
Hyperakkumulatoren können auch kontaminierte Böden sanieren. In Deutschland sind rund 20 Prozent der Böden stark mit Schwermetallen wie Blei und Kadmium belastet. Mit den richtigen Pflanzen könnten diese gereinigt und wieder nutzbar gemacht werden.
Noch hat man nicht für alle Metalle die optimalen Hyperakkumulatoren gefunden, doch die Forschenden sind überzeugt, dass sich mithilfe von Agromining mehrere Ziele gleichzeitig erfüllen lassen: Es kann zur nachhaltigen und zirkulären Förderung kritischer Rohstoffe beitragen, die Ressourcenabhängigkeit von anderen Ländern minimieren und die Preisvolatilität von Metallen und seltenen Erden reduzieren. Zudem können kontaminierte Böden kostengünstig und umweltfreundlich gesäubert werden.
Das Foresight-Team verfolgt das Thema Agromining schon lange und ist überzeugt davon, dass die Technologie einen wichtigen Beitrag für die Rohstoffgewinnung der Zukunft leisten kann. Mit den passenden Zusatzstoffen für den Dünger der Hyperakkumulatoren und der richtigen Bodenvorbereitung ließe sich die Aufnahmekapazität der Pflanzen und die Bioverfügbarkeit von Metallen im Boden weiter steigern.“