この木から出てくる物質は金属ですか？新エネルギー車用の電気も生成できますか？

1970年代、人々は太平洋の小さな島で魔法の木を発見しました。樹皮を切ると青緑色の樹液が流れ出てきます。

ニューカレドニアに生育する、鮮やかな青緑色の樹液を出す木、ピクナンドラ・アクミナタの画像をご覧ください（写真提供：アトニー・ファン・デル・エント）

科学者たちは樹液にニッケルが最大25%含まれていることを発見した。これは昆虫から身を守るために植物が使う戦略なのではないかと彼らは考えている。

この植物の研究を専門とするクイーンズランド大学のアトニー・ファン・デル・エント博士は、この木は現在、この残された古代の熱帯雨林でのみ見られると語った。

ニッケルなどの重金属の含有量が基準を超える環境では、通常の植物は生き残ることは難しいだけでなく、体組織に蓄積することも困難です。

この植物は、他のほとんどの植物にとって有毒な金属を幹、葉、さらには種子に吸収することができます。

木の組織にはニッケル化合物が大量に含まれており、樹液はターコイズ色をしている（画像提供：narido）

それ以来、金属を蓄積できる他の植物も発見されており、それらは「超蓄積植物」と呼ばれています。

ヴァン・デル・エント博士にとって、「グリーンジュース植物」を研究するのは容易なことではありません。なぜなら、それらは非常にゆっくりと成長するからです。

「花が咲き、実がなるまでには何十年もかかることがある」とファン・デル・エント博士は言う。さらに、この植物は現在さまざまな脅威に直面しています。採掘や伐採、森林火災の拡大により、これらの木の生息空間はますます狭くなっています。

右側の緑の標識は、ピクナンドラ・アクミナタの木が見つかった場所です（画像出典：Google マップ）

科学者たちは、この「緑の樹液の木」がどのようにしてニッケルを高濃度に蓄積する能力を発達させ、この厳しい土壌に適応したのかまだ理解していないが、それは人間の介入の結果ではないと考えている。

「超蓄積菌のさまざまな集団は、何百万年もかけて何度も進化しており、つまり、もともと金属を豊富に含む土壌で栽培されていたことを意味する」とファン・デル・エント博士は述べた。

それでも、人々はこれらの植物が金属や有機化合物で汚染された土壌を修復する可能性を見出しています。

ファイトレメディエーションのプロセス（画像出典：wiki）

ほとんどの植物では、金属元素は主に根に集中しています。しかし、過剰蓄積植物では、葉の金属濃度が異常に高く、根の金属濃度ははるかに低くなります。

科学者たちは、これは何らかの方法で金属元素を根から葉に移し、それによって根を金属毒性から守るためだと考えています。

これらの植物の葉には金属が多く含まれているため、草食動物だけでなく、有害な昆虫や病原菌も寄せ付けません。

ハイパーアキュムレーターはこの方法を使用して、環境から有害な化合物を濃縮し、追加の汚染を引き起こすことなく、それらをより小さな化合物に分解することができます。

カドミウム、鉛、その他の元素など、土壌中の重金属汚染を吸収するために使用される植物浄化法も数多くあります。

植物の中には、銅や亜鉛などの金属を根から葉へと移動させることで土壌から除去できるものがある（画像出典：wiki）

しかし、植物は重金属を吸収すると、それをさらに分解することができないため、これらの植物が食品や化粧品などの消費財に加工されないように、その後の加工工程でより注意を払う必要があります。

まさにこの特性が、ハイパーアキュムレーターに鉱夫になるという別の雇用の選択肢を与えているのです。

簡単に言えば、植物採掘とは、植物が成熟するのを待って収穫し、乾燥、焼却、処理のプロセスを経て、対象となる金属を回収することです。

特定の金属とその製品を抽出できる植物（画像出典：参考文献[9]）

最初の植物採鉱実験は、現在は廃止された米国鉱山局によって、ニッケルを濃縮する超集積装置を使用してネバダ州で実施されました。テストはニッケル含有量が 0.35% の土壌で実施されましたが、これは従来の採掘技術を使用するにはあまりにも低すぎます。

調査結果によると、植物採掘では1ヘクタールあたり100キログラムのニッケルを生産でき、これは約1万元の利益に相当し、収益は他の換金作物と同等である。

ファン・デル・エント博士の研究では、金属を多く含む土壌では小麦や米などの食用作物の収穫量を増やすことが難しいため、植物の採掘は実行可能な代替手段となり、地元にさらに大きな経済的利益をもたらす可能性があるとも述べられている。

「ファイトマイニングは食用作物に取って代わるものではなく、土壌の質が向上して食用作物を栽培できるようになるまでの一時的な解決策として機能する」とファン・デル・エント氏は述べた。

オーストラリアで採掘する植物採掘者（画像出典：参考文献[9]）

新しいエネルギーへの移行にとって、これは期待に値するものです。電気自動車などのグリーンテクノロジーは前例のないペースで発展しており、新エネルギー電池に必要なコバルトやニッケルもハイパーアキュムレーターで収集できる金属の一つです。

一部の科学者は、**植物採掘により、不純物がはるかに少なく、土壌よりも数桁高い濃度のニッケルを濃縮できると考えています。 **植物採掘は従来の採掘よりも環境へのダメージが少なく、金属で汚染された土壌を修復することもできます。この採掘方法には将来性があります。

科学者らは、多数の成功した実験があるものの、植物採掘の商業化はまだ難しく、リスク評価と植物採掘の収益性の総合的な分析を行うための大規模な試験運用が必要だと述べている。

バイオ抽出物（左）から高価値ニッケル化合物または純ニッケル（右）まで（画像出典：参考文献[10]）

ファン・デル・エント氏はまた、葉の乾物中のニッケル含有量が一定の割合を超える植物だけが商業的に栽培する価値があるとも述べた。

「すべてのプラントが採掘に適しているわけではないので、採掘を実行可能な選択肢にするには、全体的な収量と金属濃縮率を向上させる必要があります。」

植物採掘のもう一つの制限は、これらの超蓄積植物は通常、生産性の高い植物ではないということです。植物の中には気候条件が非常に厳しいものもあれば、成長が遅いものもあり、商業化に適さないものもあります。

研究者たちは、植物採掘者が正式に職務に就くための解決策をまだ模索している。

科学者たちは以前、特定のミネラルを特に収集できる超蓄積植物についてまとめました。その中には、金を集めることのできるカラシナ（Brassica juncea）という種があります。皆さんにもこれを植えることをお勧めします。

これはマスタードを作るのに使われる種類のものです（画像提供：科学同盟）

参考リンク

[1]https://theintelligentminer.com/2021/12/09/how-to-grow-metals-using-plants/

[2]https://www.bbc.com/news/science-environment-45398434

[3]https://www.techwalker.com/2020/0906/3128742.shtml

[4]https://en.wikipedia.org/wiki/Pycnandra_acuminata

[5]https://en.wikipedia.org/wiki/Hyperaccumulator

[6]https://en.wikipedia.org/wiki/Phytoremediation

[7]https://en.wikipedia.org/wiki/Phytomining

[8]https://singularityhub.com/2024/03/28/these-plants-could-mine-crucial-battery-materials-from-the-soil-with-their-roots/

[9] Antony van der Ent、Anita Parbhakar-Fox、Peter D. Erskine、「ゴミからの宝物：廃棄物や非従来型の資源からの重要な金属の採掘」、Science of The Total Environment、第758巻、2021年、https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143673。

[10]環境科学。テクノロジー。 2015, 49, 8, 4773-4780

企画・制作

出典｜Bring Science Home (ID: steamforkids)

著者: ジヴ

編集者：王夢如

校正：徐来林