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Phytomining:Der Schatz im Unkraut

Forscher testen eine schonende Art der Metallförderung: Beim Phytomining ziehen Pflanzen Nickel oder Germanium aus dem Boden - im Gegensatz zum klassischen Bergbau bleibt die Landschaft intakt.

Anfangs kam es den albanischen Bauern seltsam vor, ein Unkraut anzupflanzen. "Erst mit finanziellen Anreizen konnten wir die Menschen am Ohridsee von unserer Idee überzeugen", sagt Kevin Siebert vom Start-up Econick der französischen Université Lorraine in Nancy. Die Jungunternehmer wollen das gelb blühende Mauer-Steinkraut als Metallquelle nutzen. Die Pflanze zieht Nickel-Minerale aus dem Brachland wie ein Staubsauger Schmutz aus einem Teppich.

Nickel ist ein industriell begehrtes Metall, das vor allem in nicht-rostendem Stahl zum Einsatz kommt, in Lithiumbatterien oder bei Färbeprozessen in der Glasindustrie. Auch andere Metalle könnten in Zukunft durch Phytomining, wie die pflanzliche Metallförderung in Fachkreisen heißt, geschürft werden, zum Beispiel Zink, Seltenerdmetalle oder Gold.

Aus jedem Hektar Mauer-Steinkraut gewinnt Econick etwa 120 Kilogramm Nickel. Dazu wird die Ernte sonnengetrocknet und im Ofen verbrannt. Aus der Asche lösen Chemiker das Nickel unter anderem mit Säuren heraus. Als Produkte entstehen je nach Art der chemischen Behandlung hellblaue Nickelsalze oder ein graues Nickeloxidpulver. Für das Oxid haben die Jungunternehmer schon einen ersten Abnehmer gefunden: den französischen Glashersteller Daum.

Das nickelreiche Kraut lässt sich das Unternehmen nicht nur aus Albanien liefern, sondern auch aus Griechenland, Spanien und Südostasien. "Insgesamt nutzen wir zwischen drei und vier Hektar Anbaufläche", berichtet Siebert. In den nächsten fünf Jahren sollen weitere 50 bis 100 Hektar hinzukommen, natürlich ausschließlich auf Flächen, auf denen Nahrungsmittelpflanzen nur schlecht gedeihen. Die Nickelvorräte in den Böden reichen für fünf bis zehn Jahre, dann müssen neue Flächen beackert werden. "Die Verfügbarkeit ist aber kein Problem", glaubt der Econick-Geschäftsführer. Allein in Europa seien 10 000 Quadratkilometer geeignet, genug Nickel für Zehntausende Jahre Phytomining. Außerdem untersuchen die Wissenschaftler, wie sich die Nickelernte noch steigern lässt, etwa indem sie Pflanzen mit vielversprechendem Erbgut kreuzen oder Dünger zugeben. Auch andere Pflanzen, die zwischen das Kraut gepflanzt werden, könnten eine Düngewirkung haben. Mindestens eine Verdreifachung der Steinkrauterträge sei mit solchen Mitteln möglich, ist Siebert überzeugt. Das Team möchte künftig auch andere Metalle ernten, zum Beispiel Kobalt, Zink oder Gold, die in natürlich metallreichen Böden, Industrieschlacken oder Abraumhalden stillgelegter Bergwerke stecken.

Weltweit sind über 450 "Hyperakkumulatoren" bekannt, wie Biologen das metallanreichernde Grün nennen. Auch Bäume sind darunter. Die Art Pycnandra acuminata aus Neu-Kaledonien etwa enthält einen Zellsaft mit einem Nickelgehalt von 25 Prozent und einer kräftig türkisen Farbe. Fast ebenso metallreich sind die Nickelbäume der Insel Borneo. Dass sie sich für die Metallernte ebenso eignen wie Kräuter, berichteten Forscher Anfang des Jahres im Fachblatt Scientific Reports.

Die pflanzliche Metallförderung hat mehrere Vorteile: Sie ist sanfter zur Umwelt als der klassische Bergbau, der zerstörte Landschaften hinterlässt. "Außerdem könnten gerade Menschen in armen Ländern wie Indonesien und den Philippinen davon profitieren", sagt Van der Ent. In den nackten Böden stillgelegter Nickelminen und in gesteinsreichem Untergrund schlummere genug Metall. Die Gebiete würden zudem ökologisch aufgewertet, wiederbelebt beziehungsweise fruchtbarer gemacht.

Warum die Pflanzen das Metall überhaupt in Konzentrationen aufnehmen, die für die meisten Arten giftig sind, ist noch unklar. "Eine Hypothese ist, dass das angereicherte Nickel vor Krankheitserregern und Pflanzenfressern schützt", erklärt der Forscher. Ein paar Käfer- und Wanzenarten allerdings scheinen die nickelreiche Kost zu vertragen. Welche Folgen das für insektenverzehrende Vögel haben kann und wie stark die Nickeleinträge in die Nahrungskette durch Phytomining steigen könnten, muss noch erforscht werden.

Die Methode könnte auch dabei helfen, Schwermetalle aus verseuchten Böden zu entfernen

An der Technischen Universität Bergakademie Freiberg haben Hermann Heilmeier und sein Team statt Nickel Germanium im Visier, das unter anderem in der Computertechnik und in Lichtleitern zum Einsatz kommt. Die schilfartige Pflanze, die das Halbmetall ans Tageslicht befördern soll, heißt Rohrglanzgras und nimmt es eigentlich nur aus Versehen auf. "Das Gras verwechselt Germanium mit dem chemisch sehr ähnlichen Silizium", sagt Heilmeier. Silizium wiederum brauche es, um in den Blättern winzige Siliziumdioxidkristalle einzulagern, die nichts anderes sind als feine Sandkrümel und das Grün für Fressfeinde schwer verdaulich machen.

Damit sich die neue Art der Germanium-Gewinnung künftig rechnet, sollen die Pflanzen zusätzlich zur Strom- und Wärmeproduktion in Biogasanlagen genutzt werden können. In einem staatlich geförderten Projekt will das Freiberger Team gemeinsam mit dem Saatproduzenten Deutsche Saatveredelung AG herausfinden, wie die Kombinutzung wirtschaftlich werden kann. Das Potenzial ist groß: Würde man den Germaniumschatz aus den Gärresten aller deutschen Biogasanlagen heben, kämen 15 Prozent der globalen Jahresproduktion zusammen, haben die Freiberger Forscher hochgerechnet. Zurzeit landen die Gärreste mehrheitlich zum Düngen auf den Äckern.

Heilmeier ist zudem überzeugt, dass Phytomining eine gute Methode wäre, um auch in Deutschland sogenannte Seltenerdmetalle zu erschließen, zum Beispiel Neodym für Hochleistungsmagneten. Schließlich seien die industriell begehrten Metalle, anders als ihr Name vermuten lässt, gar nicht rar. Sie sind in ähnlichen Konzentrationen vorhanden wie Kupfer oder Zink, und das praktisch weltweit, aber aufwendiger zu erschließen. Die chemisch sehr ähnlichen Metalle kommen stets im Verbund vor und lassen sich nur schwer voneinander trennen. Nicht zuletzt taugen pflanzliche Metallsammler auch zur Bodenentgiftung. Die Hallersche Schaumkresse etwa entfernt unter anderem die Schwermetalle Blei und Cadmium aus belasteten Böden, wie Forscher aus Bochum und Bayreuth herausgefunden haben. Gleichwohl ist Phytomining kein Wundermittel. Die Reinigung schwer belasteter Böden kann Jahrzehnte oder gar Jahrhunderte dauern, und auch das Ende des klassischen Bergbaus wird die Methode wohl so schnell nicht einläuten. "Eine sinnvolle Ergänzung ist sie aber allemal", betont Heilmeier.

© SZ vom 07.09.2017
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