In een Wageningse klimaatkamer met fel ledlicht staan tientallen potjes met onooglijke plantjes die een beetje doen denken aan rucola. ‘Dit is waarschijnlijk de giftigste plant ter wereld’, zegt plantenonderzoeker Antony van der Ent. De plant, Biscutella laevigata, neemt het zeer giftige metaal thallium uit de bodem op, vanouds een favoriet van gifmengers. ’700 milligram is dodelijk voor een volwassen mens, en je neemt ook op door de huid, dus ik zou ze niet aanraken’, waarschuwt Van der Ent. ‘Ik noem het wel eens “schoonmoedersla”’, grapt hij.

Van der Ent, assistant professor aan Wageningen Universiteit, heeft een achtergrond in milieuchemie en ecologie. Hij onderzoekt hyperaccumulatoren; planten die extreem efficiënt metalen uit de bodem opnemen. In dezelfde klimaatkamer groeit ook Pteris vittata, een snelgroeiende varen die arsenicum uit de bodem trekt; Lupinus albus, die hetzelfde doet met mangaan; het nikkel-opnemende schildzaad Odontarrhena chalcidica, en Noccaea caerulescens of zinkboerenkers. Die laatste neemt zink op en is te vinden in het Zuid-Limburgse Geuldal, waar al in de Romeinse tijd zinkmijnen waren, inclusief de bijkomende bodemvervuiling.

‘In lithium-ion-accu’s zit meer gewicht aan nikkel dan aan lithium, dus de vraag naar nikkel gaat through the roof’ 

Antony van der Ent 

‘Er zijn ongeveer 700 hyperaccumulerende planten in de wereld’, vertelt Van der Ent, ‘wat best weinig is, want er zijn zo’n 350 duizend plantensoorten.’ Een groot deel van die bijzondere groep planten heeft hij zelf ontdekt, bijvoorbeeld door een röntgenfluorescentiespectrometer te richten op de bladeren, om zo hoge gehaltes aan metalen te ontdekken.

Verdedigingsmechanisme

Hyperaccumulatoren kun je op verschillende manieren inzetten. Bijvoorbeeld om giftige metalen als thallium, arsenicum, of nikkel uit de bodem halen, zodat de bodem geschikt wordt voor landbouw. Of om vervuiling door mijnbouw op te ruimen. Of je kunt ze gebruiken om winbare metalen te vinden, doordat deze planten verraden waar ze in de bodem zitten onder een verhullende toplaag. ‘Dat heet biogeochemical prospecting, en dat heb ik in Australië jaren gedaan voor mijnbouwbedrijven’, zegt Van der Ent. En voor waardevolle metalen zoals nikkel zou je de planten ook direct kunnen gebruiken om die metalen te winnen, iets dat phytomining of agromining wordt genoemd. ‘In lithium-ion-accu’s zit meer gewicht aan nikkel dan aan lithium, dus de vraag naar nikkel gaat through the roof.’

Zo’n 500 van alle bekende hyperaccumulatoren nemen nikkel op. Dat heeft ermee te maken dat de bodem op veel plaatsen ultramafisch is, een geologenterm voor grond met veel magnesium en ijzer, die ook nikkel met zich meebrengt. Van der Ent: ’Een deel van Griekenland, Turkije, Albanië en andere landen in de Balkan heeft ultramafische bodems. Nikkel is giftig voor de meeste planten, dus landbouw op zulke grond is lastig.’ De planten die er wel groeien zijn tolerant voor nikkel. Meestal omdat ze het buiten hun systeem weten te houden, op een paar hyperaccumulatoren na.

De vraag is waarom planten een doorgaans giftige stof opnemen. Van der Ent: ‘De meest gangbare hypothese is dat het een verdedigingsmechanisme is. Nikkel is ook giftig voor schimmels of insecten, dus de planten nemen het op en stoppen het in de cellen van de epidermis, de buitenste laag van de plant. Daar zit het de plant niet in de weg, en het is het eerste wat een aanvretend insect binnenkrijgt.’

Maanlandschap

Lastiger is om uit te vogelen hóe planten de giftige metalen veilig door hun systeem vervoeren. Van der Ent: ‘We weten heel weinig over de specifieke transporteiwitten, die het nikkel met een hoge affiniteit door de plant heen loodsen. Het zijn waarschijnlijk varianten van eiwitten die ook in gewone planten bestaan voor essentiële metalen, zoals zink, maar daar zijn er honderden van, met vaak ook weer honderden verschillende genen, dus het is nogal een puzzel.’ Daar komt nog bij dat het voor veel planten, waaronder alle nikkel-hyperaccumulatoren, tot nog toe niet is gelukt om knock-out-varianten te maken: versies waarin een gen gericht is uitgeschakeld. Gericht veredelen of genetisch modificeren om opname efficiënter te maken, is daarom vooralsnog lastig.

‘Het zou een ideale testcase zijn, maar het is ongelofelijk moeilijk om daar onderzoeksgeld voor te krijgen’ 

Antony van der Ent  

Toch worden hyperaccumulatoren al gebruikt. Aanvankelijk probeerde Van der Ent ze vooral aan de man te brengen bij mijnbouwbedrijven. ‘In Indonesië gebruiken ze strip mining: het regenwoud wordt gekapt, de grond wordt afgegraven en gaat de smelter in, en je houdt een soort maanlandschap over.’ Na sluiting van de mijn is relinquishment ofwel natuurherstel wettelijk verplicht. Daarvoor zou je prima phytomining kunnen toepassen: dan zou je in enkele decennia nog wat extra nikkel kunnen winnen, en tegelijkertijd de grond verbeteren en begroeiing starten. Van der Ent: ‘Dat heb ik twaalf jaar geprobeerd, met heel veel gesprekken met directies van mijnbouwbedrijven. Maar het is me nooit gelukt om er ook maar een euro uit te krijgen.’ Uiteindelijk is het extra beetje nikkel peanuts voor een mijnbedrijf, vermoedt Van der Ent. ‘Ze planten liever een verplicht aantal boompjes per hectare, en dan zijn ze ervan af. Die bomen gaan dood, maar zij kunnen het afvinken en het is hun verantwoordelijkheid niet meer. In de praktijk is het vaak pure greenwashing.’

Nikkel oogsten

Er zijn op dit moment meerdere bedrijven die phytomining voor andere doelen ontwikkelen, zoals Botanickel, een joint venture tussen het Franse onderzoeksbedrijf Econick en de Luxemburgse staalproducent Aperam. Dit bedrijf, waar Van der Ent adviseur is, heeft operaties met Odontarrhena chalcidica ofwel schildzaad op locaties in Griekenland, Maleisië en binnenkort ook in Centraal-Amerika. Daar haalt het nikkel uit ultramafische bodems om die geschikt te maken voor landbouw. Van der Ent: ‘Dat is wel een project van de lange termijn. Volgens onze schattingen duurt het 20 tot 30 jaar tot het nikkel er grotendeels is uitgehaald.’ In de tussentijd is het zaak om een manier te vinden om de geoogste, nikkel-houdende biomassa om te zetten in een verkoopbaar product. ‘Die biomassa bevat ongeveer 2 procent nikkel, en dat wordt meer dan 20 procent nikkel na verassen. Dat is veel meer dan in nikkel-erts, maar je kunt het niet zomaar in een normale smelter gooien. Je zult een nieuw proces moeten ontwikkelen dat ook opschaalbaar is.’ Bionickel werkt aan tests met een elektrisch boogontladingsproces.

Van der Ent maakt zijn rondleiding in de klimaatkamer af. De arseenvaren Pteris vittata, dichte bossen van dunne donkergroene bladeren, moet binnenkort gaan helpen om arseen te verwijderen uit slib van een Nederlandse afvalzuiveringsinstallatie. En de ‘schoonmoedersla’, de thallium-opnemende Biscutella laevigata, heeft te maken met een project in Noord-Macedonië, waar grond met thallium is vervuild door een zinksmelterij. Beide elementen komen vaak samen voor, en thallium wordt met de rook verspreid verspreid. Dezelfde soort historische vervuiling, maar dan met cadmium, is overigens ook te vinden rond het Nederlandse Budel, waar een zinksmelterij staat. Van der Ent zou graag een project met zinkboerenkers op vervuilde landbouwgrond starten. ‘Het zou een ideale testcase zijn, maar het is ongelofelijk moeilijk om daar onderzoeksgeld voor te krijgen. Maar ik probeer een demonstratieproject voor elkaar te krijgen.’