با وجود رشد روزافزون فناوری و گسترش صنعت در قرن 21، همچنان بحث هزینههای لازم در راه رسیدن به یک محصول از دغدغههای مهم صنعتگران است؛ از هزینههای نیروی انسانی تا تجهیزات و طراحی فرایند! فلزات نجیب نقشی غیرقابلحذف در بسیاری از صنایع دارند. در نتیجه بررسی هزینههای لازم در تأمین این فلزات برای صنایع گریزناپذیر است.
فلزات نجیب گروهی از فلزات کمیاب شامل طلا (Au) و نقره (Ag) و همچنین عناصری نظیر ایریدیم (Ir)، پالادیوم (Pd)، پلاتینیوم (Pt)، رودیوم (Rh)، اُسمیوم (Os) و روتنیوم (Ru) است که در غلظتهای پایین در پوسته زمین وجود دارند. این گروه از فلزات حتی در حضور رطوبت نیز هنگام گرمشدن در برابر خوردگی و اکسیداسیون مقاوم هستند. این فلزات علاوه بر استفاده در جواهرات و ضرب سکه، در صنایع مختلف نیز کاربردهای گستردهای دارند.
فلزات نجیب کاتالیزورهایی قوی هستند که علیرغم کمیاببودن و هزینه بالایی که دارند در صنایعی نظیر خودروسازی، ساخت وسایل الکترونیکی مانند رایانه، لپتاپ و موبایل و همچنین پیلهای سوختی از آنها استفاده میشود. ازاینرو تقاضا برای فلزات نجیب بهسرعت در حال افزایش و در مقابل معادن و منابع تأمین آنها بهتدریج در حال کاهش است.
دراینبین گیاهکاوی (Phytomining)، بهعنوان روشی نوآورانه برای بازیابی فلزات از خاک و رفع این معضل توسط دانشمندان معرفی شده است.
در روش گیاهکاوی، از گیاهان فرا انباشتگر (Hyperaccumulator) بهعنوان کارگران بدون مزد معادن استفاده میشود. این دسته از گیاهان میتوانند مقادیر بالایی از فلزات را از خاک جذب کنند و بدون اینکه آسیب ببینند، آنها را در شاخههای خود ذخیره کنند. در ادامه میتوان با برداشت شاخههای این گیاهان، فلزات انباشته شده در آنها را با هزینهای پایینتر از معدنکاری سنتی استخراج کرد.
اولین آزمایش علمی برای بررسی گیاه معدنکاوی طلا (Au) در سال 1998 انجام شد. در این آزمایش از گیاه خردل هندی (Brassica juncea) به عنوان معدنکار استفاده شد و نتایج نشان داد که این گیاه میتواند در هر کیلوگرم خود تا 57 میلیگرم طلا را انباشت کند.
در سال 2007 پژوهشی انجام شد که نشان داد گیاه هویج (Daucus carota) میتواند در هر کیلوگرم خود 14.6 میلیگرم پلاتینیوم (Pt) و 10.2 میلیگرم پالادیوم (Pd) را ذخیره کند. همچنین طبق پژوهشی در سال 2015، در هر کیلوگرم از گیاه شاهدانه (Cannabis sativa)، 205.5 میکروگرم پالادیوم و 20 میکروگرم طلا قابل انباشت است.
برای رسیدن به مقدار قابلتوجه از فلزات انباشتهشده در گیاهان، حجم زیادی از گیاه لازم است. ازاینرو متراکم ساختن گیاه الزامی است. برای این کار از روشهایی نظیر تجزیه گیاه به کمک جانداران میکروسکوپی، فشردهسازی گیاه با دستگاه کمپرسور یا سوزاندن استفاده میشود که در ادامه کار هزینه حملونقل و اندازه تجهیزات پردازش را به حداقل میرساند.
در ادامه روشهای مختلفی برای حذف بقایای گیاهی و رسیدن به فلز موردنظر وجود دارد که از آن جمله میتوان به استفاده از اسید و هضم اسیدی بقای گیاه اشاره کرد.
میتوان گفت که صرفه اقتصادی گیاهکاوی به عوامل مختلفی مانند غلظت فلزات در خاک، حجم و سرعت تولید شاخه و بخشهای انباشتگر فلز و فرایندهای غنیسازی و استخراج بستگی دارد. در نتیجه در صورت وجود غلظت کافی فلزات نجیب در خاک موردنظر برای گیاهکاوی و همچنین بالابودن رشد گیاه و تجمع زیاد این فلزات در آن، گیاهکاوی فلزات نجیب میتواند سودآور باشد.