" hyper-accumulators " ต้นไม้หายากที่มียางเป็น " โลหะ "




สีความเข้มข้นสูงของนิกเกิล ในยางของ Phyllanthus balgooyi หนึ่งในต้นไม้ "hyper-accumulator" ที่ดูดซับธาตุโลหะ
ที่เจริญเติบโตบนเกาะบอร์เนียว
(เครดิต: Antony van der Ent / The New York Times)
เมื่อสิบหกปีก่อน Aiyen Tjoa ได้เข้าสำรวจเมือง Sorowako เมืองขุดเหมืองแร่ขนาดเล็กใจกลางเกาะสุลาเวสีของอินโดนีเซีย ซึ่งครั้งหนึ่ง Sorowako เคยเป็นที่อยู่อาศัยของพืชพันธุ์นานาชนิดและส่วนใหญ่ไม่พบที่อื่น แต่เมื่อเมืองเล็ก ๆ แห่งนี้ก็กลายเป็นศูนย์กลางของพื้นที่การขุดนิกเกิลที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งในโลกที่มีบริษัทเดียวเท่านั้นที่สกัดนิกเกิล 5% ของอุปทานทั่วโลก

Tjoa เป็นนักชีววิทยาด้านดินและอาจารย์ในมหาวิทยาลัย Tadulako ในจังหวัด Central Sulawesi และมาถึงเมือง Sorowako ในปี 2004 ขณะที่พืชที่เขียวชอุ่มส่วนใหญ่ได้ถูกกวาดล้างเพื่อทำเหมือง แล้วทิ้งให้เป็นดินแห้งแล้งและถนนที่เต็มไปด้วยฝุ่น

แต่มีพุ่มไม้และต้นอ่อนบางส่วนรอดชีวิต ซึ่ง Tjoa ต้องการที่จะค้นหาพืชหายากเหล่านี้ ที่สามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมใหม่ที่อุดมด้วยนิกเกิลได้ โดยให้เหตุผลว่าพืชเหล่านี้อาจเป็น “super plants” ที่สามารถรับนิกเกิลในระดับสูงและกักเก็บไว้ในปริมาณที่สูงจากดิน และเป็นไปได้ว่า พืชที่อุดมด้วยนิกเกิลเหล่านี้อาจเป็นแหล่งโลหะทางเลือก ที่ทำให้สามารถเก็บเกี่ยวนิกเกิลได้โดยไม่ทำลายระบบนิเวศในอนาคต

พืชที่ Tjoa มองหาเรียกว่า " nickel hyper-accumulators " ซึ่งเป็นกลุ่มของพืชหายากที่เจริญเติบโตได้ในสภาพแวดล้อมที่อุดมไปด้วยนิกเกิล ที่สามารถให้ความเข้มข้นของนิกเกิลอย่างน้อย 1,000 ไมโครกรัมต่อใบแห้ง 1 กรัม ทั้งนี้ พืชส่วนใหญ่จะไม่สามารถทนพิษจากสารประกอบโลหะจำนวนมากได้ แต่
" nickel hyper-accumulators " ได้พัฒนาความสามารถในการทนต่อส่วนเกินนี้ โดยการเก็บโลหะไว้ในผนังเซลล์ หรือเก็บไว้ใน vacuoles ภายในเซลล์ ในยอด ใบ ราก หรือน้ำหล่อเลี้ยงในเนื้อเยื่อของต้นไม้ ซึ่งไม่มีใครรู้ว่าทำไม

ในบรรดา "hyper - accumulators" ที่น่าสนใจอย่างมากคือ Rinorea bengalensis
ซึ่งดูดซับแคลเซียม (สีแดง) นิกเกิล (สีเขียว) และโคบอลต์ (สีน้ำเงิน) Cr.Provided: Dr Antony Van Der Ent
นักวิทยาศาสตร์คิดว่า มันอาจเป็นลักษณะทางวิวัฒนาการในการต่อสู้กับศัตรูพืช หรือแม้แต่ช่วยในการดูดซึมโพแทสเซียมจากดิน อย่างไรก็ตาม สิ่งที่
นักวิทยาศาสตร์พบในพืชนี้เป็นหลักฐานของ " nickel hyper-accumulators " ที่แข็งแกร่ง ซึ่งเป็นที่รู้จักกันทั่วโลกด้วยศักยภาพที่น่าตื่นเต้น สำหรับการ "agromining" หรือ "phytomining" ในอนาคตซึ่งโลหะถูกสกัดผ่านพืช (การผลิตโลหะโดยการปลูกพืชที่สะสมความเข้มข้นของโลหะสูง)

นอกจาก " nickel hyper-accumulators " ในอินโดนีเซียแล้ว ยังมีพืช hyper-accumulators บางชนิดเช่น Alyssum murale ซึ่งมีถิ่นกำเนิดในอิตาลีที่สามารถรับนิกเกิลได้ถึง 30,000 ไมโครกรัมต่อใบแห้ง 1 กรัม และ Phyllantus balgoyii ที่พบในมาเลเซียที่มีปริมาณนิกเกิลสูง ซึ่งน้ำนมของพวกมันเป็น
สีเขียวอมฟ้าที่โดดเด่น

จนถึงขณะนี้ พืชเหล่านี้ได้รับการบันทึกไว้ทั่วโลกประมาณ 450 ชนิด โดยส่วนใหญ่เติบโตในประเทศที่มีความหลากหลายของพืชน้อย และมีปริมาณนิกเกิลต่ำกว่าอินโดนีเซีย ได้แก่ คิวบา (130 ชนิด) ยุโรปตอนใต้ (45) นิวแคลิโดเนีย (65) และมาเลเซีย (24)  แต่การพบพืชเหล่านี้เพียงไม่กี่แห่งในอินโดนีเซีย ซึ่งเป็นหนึ่งในภูมิภาคที่มีความหลากหลายทางชีวภาพมากที่สุดในโลก และยังเป็นแหล่งสะสมนิกเกิลที่ใหญ่ที่สุดในโลกนั้นน่าประหลาดใจมาก


นิกเกิลทำให้น้ำยางของ Pycnandra acuminata มีสีเขียวอมฟ้าที่แปลกประหลาด
Cr.ANTONY VAN DER ENT
ในปี 2008 หลังจากสี่ปีของการสำรวจ โดยเฉพาะที่สุดท้าย Tjoa พบสองสายพันธุ์พื้นเมืองของ " nickel hyper-accumulators "  นั่นคือ Sarcotheca celebica และ Knema matanensis ซึ่งจากการทดสอบในห้องทดลอง เธอพบว่าพืชพื้นเมืองทั้งสองชนิดนี้สามารถกักเก็บนิกเกิลได้ระหว่าง 1,000 ถึง 5,000 ไมโครกรัมต่อใบไม้แห้ง 1 กรัม

และเมื่อเทียบกับพืช hyper-accumulators พบในที่อื่น  ทั้งสองชนิดนี้แสดงให้เห็นถึงพลังในการกระตุ้นการหลั่งมากพอสมควร โดย Tjoa หวังว่าจะพบพืชที่สามารถสะสมนิกเกิลได้อย่างน้อย 10,000 ไมโครกรัม [ต่อกรัม]  เพราะเกณฑ์ดังกล่าว จะทำให้การเพาะปลูกพืชเพื่อการสกัดแร่ธาตุ (agromining) หรือ "phytomining" จะมีความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจ

การวิจัยของ Tjoa ที่เกี่ยวกับพืชเหล่านี้ ดึงดูดความสนใจของ Satria Bijaksana ศาสตราจารย์ด้านแม่เหล็กไฟฟ้าจากสถาบันเทคโนโลยี Bandung 
ซึ่ง Bijaksana กำลังมองหางานวิจัยที่เกี่ยวข้องเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างธรณีวิทยาและนิเวศวิทยาของสุลาเวสี และเมื่อเขาเห็นงานวิจัยร่วมของ Tjoa เขารู้สึกทึ่งกับการศึกษา phytomining ที่จัดทำโดย Tjoa และ Antony van der Ent นักนิเวศวิทยาด้านพืชจากมหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์ ที่ใช้กระดาษวงกลมสีขาวทดสอบนิกเกิลในต้นไม้  โดย Bijaksana สงสัยว่าความเชี่ยวชาญด้านแม่เหล็กของตัวเองจะช่วยเร่งการค้นหาพืชเหล่านี้ได้หรือไม่

ในกรณีนี้ เนื่องจากในพืช hyper-accumulators มีโลหะในปริมาณที่สูงมาก เมื่อมันถูกเผาโลหะในขี้เถ้าของมันมีบางส่วนที่เป็นแม่เหล็ก และจากการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการดูดซึมนิกเกิลในพืชนี้เกิดขึ้นในเวลาเดียวกันกับการดูดซึมธาตุเหล็กซึ่งเป็นโลหะที่มีแม่เหล็กสูง 

เมล็ดพันธุ์ของ Alyssum murale ซึ่งเป็น hyperaccumulator อีกชนิดหนึ่ง
ที่ถ่ายภาพผ่านการเรืองแสงด้วยรังสีเอกซ์ โดยนิกเกิลแสดงเป็นสีน้ำเงิน
Cr.ANTONY VAN DER ENT
สำหรับร่วมการวิจัย  Bijaksana ได้ออกแบบการทดลองเพื่อดูว่า ความอ่อนแอของสนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้นหรือไม่เมื่อพืชสะสมนิกเกิลมากขึ้น โดยการเปรียบเทียบขี้เถ้าจาก hyper-accumulators ที่รู้จักกันดี 2 ชนิด ( Alyssum murale และ Alyssum corsicum ) กับพืชพื้นเมือง 10 ชนิดในสุลาเวสี และ
ในฮัลมาเฮรา พบว่า ในพืชพื้นเมืองชนิดหนึ่งจาก 10 ชนิดมีทั้งธาตุเหล็กและนิกเกิลสูง

นอกจากนั้น การศึกษาของพวกเขาที่ตีพิมพ์ในเดือนพฤษภาคม 2020 ระบุว่าพืช hyper-accumulators อีกสองชนิดจากสุลาเวสี ได้แก่ Casearia halmaherensis และ Phyllanthus rufuschaneyi ที่มีเมล็ดลักษณะคล้ายพริกไทย ทั้งสองสามารถสะสมนิกเกิล 2,600-2,900 ไมโครกรัมในใบแห้ง 1 กรัม ซึ่งในขณะนี้การวิจัยยังอยู่ในขั้นต้น แต่ Bijaksana หวังว่าจะสามารถโน้มน้าวให้ผู้คนหันมาใช้ phytomining อย่างจริงจังในอินโดนีเซีย

ทั้งนี้ Phytomining นั้นมีข้อได้เปรียบด้านสิ่งแวดล้อมอย่างมากเมื่อเทียบกับรูปแบบการขุดแบบดั้งเดิม โดยในเมือง Sorowako นิกเกิลจะถูกสกัดผ่านการขุดแบบเปิด เพื่อเข้าถึงนิกเกิลที่ฝังอยู่ในหินศิลาแลง และเพื่อให้ได้นิกเกิล หินจะต้องถูกบด ซึ่งจะปล่อยองค์ประกอบกัมมันตภาพรังสีสารคล้ายแร่ใยหินที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและฝุ่นโลหะออกมา

และการทำเหมืองเปิด ยังก่อให้เกิดวัสดุเหลือใช้ในรูปของของเสียกึ่งของเหลวที่เป็นพิษที่เรียกว่า " หางแร่ " (tailings) ซึ่งหากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม หางแร่ สารหนู และสารปรอทอาจรั่วไหลสู่สิ่งแวดล้อมในวงกว้างโดยรอบได้มากขึ้น นอกจากนี้ การขุดแบบดั้งเดิมโดยรวมเป็นการปล่อยคาร์บอนจำนวนมากโดยปล่อยการปล่อยเรือนกระจกอย่างน้อย 10% ในปี 2017

การทดสอบในแหล่งกำเนิดอย่างรวดเร็วคือ การใช้กระดาษตรวจจับที่เปลี่ยนเป็นสีชมพูในจุดนั้น (Cr.Antony van der Ent)


 Phyllanthus rufuschaneyi 
(เครดิต: Anthony van der Ent )




(ขอขอบคุณที่มาของข้อมูลทั้งหมดและขออนุญาตนำมา)

แสดงความคิดเห็น
Preview
โปรดศึกษาและยอมรับนโยบายข้อมูลส่วนบุคคลก่อนเริ่มใช้งาน อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่